任丽 1,2,3孙博 1,2,3,*马丽 1,2,3冯晓强 1,2,3白晋涛 1,2,3
1 西北大学 光子学与光子技术研究所，陕西 西安 710127
2 省部共建西部能源光子技术国家重点实验室，陕西 西安 710127
3 西北大学 陕西省光电子技术重点实验室，陕西 西安 710127
对线性啁啾光纤光栅（LCFBG）进行局部点加热时，在不同加热温度、加热宽度和加热位置情况下的输出光谱特性进行了研究。通过数值模拟发现，改变栅区局部加热点的温度和宽度，对透射禁带中窄带透射峰的透射率有较为明显的影响，其透射峰的中心波长也将会发生一定的漂移；透射峰的中心波长与栅区局部加热点的位置存在线性对应关系，且透射峰波长变化范围可覆盖整个透射禁带；LCFBG啁啾系数的大小，决定了改变加热位置导致的透射峰波长的调谐速率。基于理论研究结果，以热敏打印头的加热阵列为加热源，对LCFBG栅区进行局部点加热时的输出光谱特性进行了实验研究，得到了重复性和稳定性都较好、可多波长调谐的窄带透射峰。在实验误差范围内，实验结果与数值模拟得到的结论较为一致。
线性啁啾光纤光栅 局部点加热 相位突变 窄带透射峰 linearly chirped fiber Bragg grating local point heating phase change narrow-band transmission peaks 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210708
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210868
吉林农业大学信息技术学院, 吉林 长春 130118
针对玉米生产中叶片氮素快速、 无损检测的实际需求, 使用叶级高光谱数据(400~2 500 nm), 依据等效水厚度梯度划分叶片样本, 建立了梯度连续的叶片氮素反演模型, 初步探索了含水量因素对叶片反射率特性及反演模型精度的影响。 首先获取叶级高光谱数据, 再根据等效水厚度数值大小对样本进行排序及滑动划分, 建立了子集集合。 父集除原光谱数据之外还采用了三大类: (1)基线矫正类、 (2)散射校正类和(3)平滑处理类光谱变换方法, 而子集未使用任何光谱变换方法。 建立全波段的PLSR反演模型, 对比模型精度, 初步定量评价了等效水厚度因素对建模精度的影响。 研究结果表明: (1)四组数据中有三组父集反演精度低于最优子集的反演精度, 另外一组持平(2018大田低氮: (父)=0.48<(子)=0.57, (父)RPDCV=1.38<(子)RPDCV=1.52; 2018大田高氮: (父)=0.48<(子)=0.7, (父)RPDCV=1.39<(子)RPDCV=1.8; 2019大田高氮: (父)=0.59<(子)=0.68, (父)RPDCV=1.57<(子)RPDCV=1.77); (2)四组数据的最优子集反演精度都达到甚至超过了定性模型水平, 而父集只有两组; (3)制作反演数据集时在样本筛选问题上需要考虑等效水厚度因素, 以避免过于宽泛的样本选择而导致整体反演精度的损失。 综上, 等效水厚度因素对玉米叶片氮素建模精度存在显著影响, 不可忽视。 在考虑该因素后, 使用叶级高光谱数据对玉米叶片氮素进行快速无损检测的技术方法会更加可信、 可行。
叶片氮浓度 等效水厚度 高光谱 光谱变换技术 数据集滑动划分 Foliar nitrogen concentration Equivalent water thickness Hyperspectral Spectral transformation techniques PLSR Sliding datasets partition PLSR 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2913
针对快前沿高重频脉冲的应用需求，设计并研制了一种基于半绝缘砷化镓（SI-GaAs）材料的新型脉冲压缩二极管，通过实验对其压缩性能和重频运行能力进行了测试。实验结果表明，利用此开关能够将前级脉冲的上升沿压缩约270倍和脉宽压缩14倍；并在50 Ω负载上，获得脉冲幅度1.3 kV、上升沿约1.6 ns、脉宽40.59 ns的电脉冲，重复频率达1 kHz，总计运行47 min，触发约两百万次。为研究脉冲压缩二极管的工作原理，对其静态伏安特性进行测试。分析认为，在电压初步加载阶段，SI-GaAs材料内的电场增强型的俘获与离化机制导致耐压增强，二极管在实验过程中出现延迟击穿现象；逆向偶极畴效应产生牵引机制，引发快速上升的位移电流，进而导致反偏结雪崩击穿，二极管表现出瞬间负阻特性，在负载上输出高压纳秒电脉冲。新型脉冲压缩二极管无外加触发快脉冲的前级器件，自身可以维持一定时间的强烈雪崩击穿状态，因此具有体积小、生产成本低的优点，可用于制作小型化高重频的纳秒脉冲功率源。
SI-GaAs 脉冲压缩二极管 重复频率 脉冲功率源 SI-GaAs pulse-compression diodes repetition frequency pulse power source 强激光与粒子束
2021, 33(10): 105002
硅光子阵列波导光栅(AWG)是实现硅基光子集成的重要器件。根据不同器件结构和材料介绍了该器件的研究进展。器件结构主要包括常规对称型、反射型、级联型和多模干涉仪(MMI)输入型。与常规对称型阵列波导光栅相比,反射型阵列波导光栅使器件尺寸更小;级联阵列波导光栅通道串扰性能更优越;MMI输入阵列波导光栅能获得平坦化输出光谱。硅材料具有高折射率,因此硅纳米线阵列波导光栅弯曲半径极小,器件更加紧凑;氮化硅阵列波导光栅具有良好的通道串扰和偏振性能。还介绍了温度和偏振不敏感阵列波导光栅,并对硅光子阵列波导光栅的未来发展趋势作出预测。
集成光学 阵列波导光栅 硅光子学 硅纳米线 氮化硅 激光与光电子学进展
2018, 55(12): 120009
1 清华大学医学院， 北京 100084
2 北京航空航天大学北京学院， 北京100191
3 首都医科大学生物医学工程学院， 北京 100069
4 生物芯片北京国家工程研究中心， 北京 102206
目前临床病原菌检测主要依赖细菌培养的方法，该方法周期长、准确性低，且容易产生交叉污染和人体感染等问题。提出微流控芯片核酸恒温扩增分子诊断技术，开发离心进样空气隔离微流控芯片和共焦面成像光学检测系统，采用旋转扫描信号采集方法和薄层空气浴流动加热比例-积分-微分温控方法对呼吸道病原菌进行实验和分析。研制恒温扩增微流控芯片核酸分析系统，将系统检测灵敏度提高至10 copies，降低样品试剂消耗量至0.94 μL，在45 min内能够同时进行多种病原菌指标的并行分析鉴定。通过100例临床样品实验测试，得到所提系统与传统聚合酶链反应所得结果的总符合率大于98%，可满足医院、社区医疗、乡镇卫生诊所等低成本精准医疗应用的需要。
医用光学 生物医学光子学 核酸分析 分子诊断 精准医学 微流控芯片 恒温扩增 共焦面成像
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Optical Science and Engineering, Fudan University, Shanghai Ultra-Precision Optical Manufacturing Engineering Center, Shanghai 200433, China
2 Key Laboratory of Micro and Nano Photonic Structures (Ministry of Education), Shanghai 200433, China
3 College of Physical Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
4 Department of Medical Physics, Weifang Medical University, Shandong 261053, China
A number of zinc oxide (ZnO) films are deposited on silicon substrates using the magnetron sputtering method. After undergoing thermal treatment under different conditions, those films exhibit hexagonal wurtzite structures and different photoluminescent characteristics. Besides the notable ultraviolet emission, which is related to the free exciton effect, a distinct blue fluorescence around 475 nm is found in some special samples. The blue photoluminescence emission of the ZnO film is believed to be caused by oxygen vacancies.
310.6860 Thin films, optical properties 310.1860 Deposition and fabrication 300.6280 Spectroscopy, fluorescence and luminescence 260.3800 Luminescence Chinese Optics Letters
2015, 13(10): 103101
1 现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室，农业部农业信息获取技术重点实验室中国农业大学， 北京 100083
2 河北农业大学信息科学与技术学院， 河北 保定 071000
针对生猪多目标跟踪过程中猪舍内光照情况复杂、生猪间遮挡等问题，改进了传统多运动目标跟踪算法，开发了一套基于计算机视觉技术的目标跟踪系统。改进了前景检测方法，将灰度差分、S通道差分和帧间差分所获取的差分图像相融合。利用阴影与背景的颜色差异性和纹理相似性消除阴影的影响，得到完整的前景图像，提高了前景提取的准确度。改进均值漂移算法实现对目标生猪运动行为的准确跟踪，改进的算法融入了目标生猪的初始位置与颜色信息，修正了目标直方图模型，提高了跟踪的准确率。不同品种、不同光照条件下生猪的运动行为跟踪实验的结果表明，运动目标检测方法能够有效消除阴影对跟踪的影响，同时验证了算法的稳定性，跟踪准确率大于85%。
图像处理 猪 多目标跟踪 目标检测 光学学报
2015, 35(s1): s110002
1 长春工业大学化学工程学院合成树脂与特种纤维工程研究中心, 吉林 长春130012
2 中国科学院长春应用化学研究所, 吉林 长春130012
采用直接缩聚的方法, 通过调整氨基单体用量, 合成出了系列带有不同氨基含量的聚芳醚酮砜（Am-PAEKS）聚合物, 在聚合物侧链上进行后磺化接枝制备出了系列不同磺化度的侧链型磺化聚芳醚酮砜(S-SPAEKS), 并且通过调整磺酸基团含量来控制聚合物的磺化度。 通过红外光谱(FTIR)和氢核磁谱（1HNMR）, 对所合成的单体及其聚合物的结构进行了表征, S-SPAEKS红外光谱在1 239和1 060 cm-1处出现了磺酸基团中OSO的特征吸收峰, 氢核磁谱中1.64 ppm处出现了处于烷基链中间位置的两个氢（—CH2—CH2—）化学位移, 证明得到了S-SPAEKS聚合物。 经热失重分析发现,聚合物中磺酸基团的脱落温度都高于240 ℃, 聚合物主链降解温度都高于450 ℃。 研究表明, 该系列聚合物具有良好的热性能, 可以用作质子交换膜材料。
侧链型磺化聚芳醚酮砜 红外光谱 氢核磁谱 热重分析 Sulfonated poly (arylene ether ketone sulfone) on FTTR H-NMR TGA 光谱学与光谱分析
2013, 33(10): 2675
1 中国科学院半导体研究所
2 半导体材料科学重点实验室，北京 100083
3 清华大学 电子工程系，北京 100084
在密集波分复用系统中，多波长DFB激光器阵列与多模干涉耦合器集成光源器件具有重要的应用前景.为了研制多波长集成光源中的宽带可用低损耗光耦合器,利用三维有限差分光束传播法仿真设计了一种具有强限制作用的InP/InGaAsP材料的多模干涉型耦合器.输入/输出端波导均采用楔形结构以降低多模干涉型耦合器的插入损耗,提高各个输出端口的出光平衡度.根据仿真结果,结合波导芯层为采用外延生长设备,采用反应离子刻蚀工艺制作了1×乘4多模干涉型耦合器.利用自动对准波导耦合测试系统对所制作器件的插入损耗和出光平衡度进行测量.测试结果表明,该器件在1 550 nm波长附近的40 nm带宽范围内获得了约2.6 dB的通带平坦度,在1 550 nm通信波长处,器件的插入损耗低于10 dB.
多模干涉耦合器 强限制波导 束传播方法 Multimode interference coupler Strongly guided waveguide Beam propagation method
