期刊基本信息
创刊:
1972年 • 月刊
名称:
光子学报
英文:
ACTA PHOTONICA SINICA
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院西安光学精密机械研究所;中国光学学会
出版单位:
科学出版社
主编:
郝跃
ISSN:
1004-4213
刊号:
CN 61-1235/O4
电话:
029-88887564
邮箱:
地址:
陕西省西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱
邮编:
710119
定价:
120元/期

本期栏目 2014, 43(1)

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光子学报 第43卷 第1期

作者单位
摘要
北京航空航天大学 电子信息工程学院,北京 100191
根据广义惠更斯-菲涅耳原理,推导出了部分相干贝塞尔高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流中传输时平均光强和偏振度的解析表达式,研究了部分相干贝塞尔-高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流模型下的光强分布特征和偏振度变化规律,同时分析了指数项、折射率结构常量、湍流内外尺度以及拓扑荷、光源相干性等对光束传输性质的影响.数值计算表明,随着传输距离的增加,部分相干贝塞尔高斯光束的光强会从空心分布逐渐演变为高斯分布,同时光束会有一定程度的展宽.而且,当指数项值越接近于3.1,折射率结构常量越大,外尺度越大或者内尺度越小时,光强分布的演变越为迅速,展宽现象也越明显;当拓扑荷越小或者相干长度越小时,光强分布的演变越迅速,但是二者对展宽现象的影响并不明显.另外,偏振度在近距离处会经历一段振荡及升降变化过程,当距离足够远时会趋于一个稳定值,且该值等于光源平面上的初始偏振度.偏振度变化的快慢程度受指数项、折射率结构常量、湍流内外尺度、拓扑荷和相干长度等因素的影响.
大气光学 部分相干贝塞尔高斯光束 非柯尔莫哥诺夫湍流 平均光强 偏振度 Atmospheric optics Partially coherent Bessel-Gaussian beams Non-Kolmogorov turbulence Average intensity Degree of polarization 
光子学报
2014, 43(1): 0101001
作者单位
摘要
西安理工大学 机械与精密仪器工程学院,西安 710048
Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪可作为鉴频器件应用于多普勒测风激光雷达系统中.鉴于一般M-Z干涉仪的稳定性差,不易于调节的缺点,提出一种基于双棱镜结构的新型双通道M-Z干涉仪作为多普勒测风激光雷达鉴频器件.在进行探测原理分析的基础上,利用光学设计软件对其鉴频系统结构进行了参量优化设计和系统仿真.通过设定实验参量并进行光线追迹模拟仿真实验结果,应用反演理论获得了风速值.利用多普勒频移公式计算获得理论风速并与仿真结果进行了对比,结果表明反演仿真风速与理论风速值基本吻合,标准差为0.46 m/s.此新型双通道M-Z干涉仪可以作为鉴频器件应用于多普勒测风激光雷达系统中,在光路的调节及提高系统稳定性上具有优势.
大气探测 激光雷达 多普勒测风 鉴频系统 双通道M-Z干涉仪 仿真分析 数据反演 Atmosphere measurement Lidar Doppler wind measurement Frequency discriminator system Dual channel M-Z interferometer Simulation analysis Data retrieval 
光子学报
2014, 43(1): 0101002
边健 1,2,3,*曹亚楠 1,2徐梦春 1,2徐青山 1
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥 230031
2 中国科学院大学,北京 100049
3 合肥学院 数学与物理系,合肥 230601
基于中分辨率成像光谱辐射仪第15和16两个近红外通道的反射率数据和空间几何角度参量, 利用Junge谱近似实际大气气溶胶模型, 采用一种物理迭代法, 同时反演了中国近海海洋上空气溶胶光学厚度和Junge谱指数, 并对反演方法进行了验证.结果表明:在所研究的海域上空,大部分气溶胶的光学厚度处于0.02~0.17间, Junge谱指数的范围集中在2.8~3.8间, 且都有从海岸到远海递减的趋势, 得到了合理的气溶胶Junge谱指数与气溶胶光学厚度的空间分布.将反演结果与中分辨率成像光谱辐射仪产品和气溶胶观测网数据作对比, 发现反演结果更加逼近气溶胶观测网数据的观测值, 具有更高的反演准确度, 在该区域具有较好的适用性,以及一定的可行性与可靠性.
卫星遥感 气溶胶 反演 光学厚度 Junge谱 中分辨率成像光谱辐射仪 气溶胶观测网 Satellite remote sensing Aerosol Retrieval Optical thickness Junge power law MODIS AEosd RObotic NETwork(AERONET) 
光子学报
2014, 43(1): 0101003
作者单位
摘要
西安工业大学 理学院,西安 710021
提出了基于CMOS图像传感器探测前向激光近轴的散射横面角和散射纵面角的概念. 使用CMOS采集了模拟气泡幕前向散射光动态图像序列,通过计算每帧灰度图像行和列像元均值将其可以用一个列向量和行向量表示,从而图像序列可以用一个图像序列矩阵描述. 实验模拟了压强0.005 MPa和0.01 MPa产生的气泡幕,通过计算两种压强产生的气泡幕前向光散射图像序列的横向灰度均值和纵向灰度均值,定性分析了100帧图像序列的灰度分布和演化特点,并定量分析了5帧连续图像的动态变化范围和相关性. 分析CMOS探测气泡幕前向散射光动态图像序列实验结果表明,随着压强增大,产生气泡幕尺度增大、密度增加、上升速度加快,导致图像序列横向和纵向散射光灰度变化范围增加,并且相邻图像帧之间变化波动幅度增大.
尾流 气泡幕 前向光散射 像元 Ship wake Bubble film Forward light scattering CMOS CMOS Pixel 
光子学报
2014, 43(1): 0101004
作者单位
摘要
南京信息工程大学 中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,南京 210044
云粒子探测仪效率高、结构简单,在人工影响天气的活动中起着重要的作用.本文提出一种使用单模光纤耦合输出的685 nm激光作为光源的新型云粒子探测仪.该仪器利用小孔光阑切割激光光束,使用相对均匀的中央部分的光束照亮云滴,采用具有两个高速A/D转换芯片(10M/S)的嵌入式计算机来不断地获取和处理云滴粒子信号,将所有云滴的原始数据存储在嵌入式计算机的固态磁盘中进行云滴粒径分布计算,并将计算结果发送到机舱内主计算机中即时显示.实验中,使用固定尺寸的标准粒子对仪器进行标定,获得不同直径云滴粒子信号变化幅度,从而获取该探测仪对云滴粒子的响应曲线;将探头安装在飞机上进行了现场观测实验,结果表明这种探头具有云滴测量能力.
光学技术与仪器 探测器 散射 云滴粒子 标定 粒径谱分布 云水含量 Optical technology and instrument Probes Scattering Cloud droplets Calibration Size distribution Water content 
光子学报
2014, 43(1): 0101005
于鑫 1,*高宗丽 1宋楠 1刘洋 2[ ... ]王一丁 1
作者单位
摘要
1 吉林大学电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室
2 吉林大学吉林大学通信工程学院,长春 130012
在满足气体检测要求的前提下,为了能够使气体检测仪器的小型化以及低功耗,设计了袖珍式红外瓦斯检测仪.以集光源、光路、红外探测器于一体的红外传感模块为核心,修正了传统的气体吸收理论,采用差分式气体吸收技术设计出一种具有低成本、低功耗、低检测下限、高信噪比的袖珍式非线性甲烷检测仪.集成后的仪器采用干电池单电源供电,工作时总电流在150 mA以内、总功耗小于0.9 W,检测仪的电路增益为43.3 dB.实验中进行了单、双通道气体检测实验,采用新配气方法在甲烷爆炸限内进行双通道气体检测实验,得到低检测下限和高灵敏度测试实验,最低检测下限都能够达50 ppm.与传统的壁挂式检测仪器相比,该仪器以手持式的形式完全可以满足检测有害气体的需求.
光电检测 红外探测器 气体吸收 甲烷 袖珍式 非线性系统 单电源 电路 Photoelectric detection Infrared detector Gas absorption Methane Pocket Nonlinear systems Single power Circuits 
光子学报
2014, 43(1): 0104001
作者单位
摘要
1 中国科学院云南天文台,昆明 650000
2 云南师范大学 物理与电子信息学院,昆明 650500
采用分子束外延技术,在GaSb衬底上生长了pin结构的InAs(8ML)/GaSb(8ML)超晶格中波红外光电二极管.用阳极硫化和ZnS薄膜对二极管表面进行钝化处理后,二极管漏电流密度降低了三个数量级,零偏阻抗R0达到106 Ω,R0A达到103 Ω cm2.通过测量电流密度与光敏元周长面积比的关系可知表面漏电不是主要漏电成分;电容电压特性曲线表明吸收层i层背景掺杂浓度约4~5×1014cm-3.在空气中放置一个月后再次测试,发现响应率和探测率几乎没有变化.与化学硫化和SiO2薄膜钝化方法相比,阳极硫化方法是一种更简单和有效的钝化方法.
红外探测器 钝化 电流电压特性 超晶格 表面漏电 阳极硫化 Infrared detector Passivation Current-voltage characteristic InAs/GaSb InAs/GaSb Superlattices Surface leakage current Anode sulfur 
光子学报
2014, 43(1): 0104002
作者单位
摘要
广西大学 物理科学与工程技术学院, 南宁 530004
采用严格耦合波理论,数值计算了不同参量下周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质.研究表明:周期性极化铌酸锂晶体的周期性畴反转结构在电场的作用下相当于折射率衍射光栅,衍射性质和晶体的几何结构、周期、施加电场和入射角密切相关.以布喇格角度入射并满足布喇格衍射条件时,0级衍射光能量随施加电场的增大周期性地转化到-1级的衍射光中,最大转化效率达100%,增大周期性极化铌酸锂晶体的长度可以有效地降低转换电压值;以布喇格角度入射但光传输不满足布喇格衍射条件时,0级衍射光和-1级衍射光不能进行100%的能量转换,同时调制的周期性受到破坏.以布喇格角的倍数角入射时,0级光能量可以转化到相应的其他较高衍射级次,其中奇倍数衍射级的最大转换效率可达100%.研究结果为基于PPLN的集成电光器件设计提供有价值的参考.
周期性极化铌酸锂 电光效应 耦合波理论 布喇格衍射 衍射性质 Periodically poled lithium niobate Electro-optical effect Coupled wave theory Bragg diffraction Diffraction properties 
光子学报
2014, 43(1): 0105001
作者单位
摘要
1 重庆文理学院机电工程学院
2 重庆文理学院电子电气工程学院,重庆 402160
入射光在光栅内传输时将激发产生离散模.本文采用模态法调节光栅内离散模的传输特性,使TE和TM偏振光所激发的0、1模为传输模,其余高阶模为消逝模.通过调控0模和1模间的累积相位差,对衍射光进行调控,实现了-1级近100%的高效衍射.采用模态法分三部设计了共振域的矩形全偏振闪耀光栅:1)根据光栅的共振条件给出光栅周期,光栅周期越大槽深越小;2)根据特征模方程计算出光栅占空比;3)根据耦合模条件计算机光栅槽深.实验结果表明,该光栅的TE和TM偏振光同时具备近100%的-1级衍射效率.给出了633 nm波长-1级矩形石英全偏振闪耀光栅的典型设计实例,计算结果表明:所设计的全偏振闪耀光栅对TE和TM偏振入射光的-1级衍射效率分别高达96.7%和98.1%,且具有较宽的入射角及入射波长的变化适应范围,较大的制作容差.
闪耀光栅 全偏振 矩形槽 模态法 -1级 Blazed gratings Full polarization Rectangular groove Modal method -1st order 
光子学报
2014, 43(1): 0105002
作者单位
摘要
1 宜宾学院 计算物理重点实验室, 四川 宜宾 644000
2 四川师范大学 物理与电子工程学院, 成都 610101
基于菲涅耳衍射积分方法、Stokes参量和复Stokes标量场,推导了两束单色傍轴矢量光束相干叠加和非相干叠加形成的合成Stokes奇点在自由空间传输时的表达式,研究了合成Stokes奇点在自由空间随振幅比变化的传输特性,同时分析了振幅比对合成Stokes奇点的偏振度的影响.结果表明:在自由空间传输时,合成Stokes奇点的数目、位置和奇点指数受振幅比影响.相干叠加场中,合成Stokes奇点的偏振度始终为1.在z=0面上,当振幅比η≠1时,C点、S23和S31奇点的奇点指数会发生反转;在z>0面上,产生奇点指数加倍的S23奇点.非相干叠加场中,合成Stokes奇点的偏振度小于1且随振幅比发生变化.在z>0面上,随振幅比η的改变,会产生不稳定的V点,V点会重新分裂为S23奇点和旋向性发生反转的C点;随振幅比η的进一步增加,S23奇点会湮灭.研究还发现,合成Stokes奇点的奇点指数之和守恒.
合成Stokes奇点 复Stokes场 偏振度 相干叠加和非相干叠加 振幅比 旋向性 奇点指数 Composite Stokes singularity Complex Stokes field Degree of polarization Coherent and incoherent superposition Amplitude ratio Handedness Singularity index 
光子学报
2014, 43(1): 0105003
徐诚 1,*黄大庆 1,2
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学 电子信息工程学院,南京 210016
2 南京航空航天大学 无人机研究院,南京 210016
针对动态背景下运动目标的检测问题,提出了一种基于鲁棒M估计和Mean Shift聚类的目标检测新方法。首先,在考虑全局光照变化的情况下,构建鲁棒M估计器估计全局运动,以实现最小化相邻2帧图像中所有像素亮度的绝对残差和,根据M估计得到像素点权值,提取出代表局部运动信息的离群点;在离群点中均匀抽取网格点,然后利用Mean Shift聚类算法实现不同运动点的分割;根据聚类的结果生成凸包,准确分割出运动目标区域。实验结果表明,该方法能检测出动态背景下的多个运动目标区域,多目标检测准确度到达95%以上,并且只需两帧图像就可以准确检测并锁定运动目标,满足实时处理的要求,具有一定的工程意义.
运动目标检测 动态背景 鲁棒M估计 Mean Shift聚类 凸包 Moving object detection Dynamic scene Robust M-estimator Mean Shift clustering Convex hull 
光子学报
2014, 43(1): 0110001
作者单位
摘要
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
红外焦平面阵列各探测元响应的非均匀性降低了图像的质量和温度分辨率,定标类和场景类校正算法为解决该问题提供了可行的途径.传统的基于黑体定标的校正算法由于其简单有效而被广泛使用,但是其缺点在于依赖黑体及其相关控温装置.本文提出了一种改进的基于积分时间定标的两级校正算法.在保持入射辐射不变的情况下,首先通过改变积分时间得到系列响应数据,然后利用最小二乘法估计出两点校正所需的初始校正系数,并对不同积分时间下的响应数据进行初校正,最后估计出一点校正系数.实验结果证明该方法具有计算量小、校正准确度高的优点,可取得优良的校正效果,并易于在硬件平台中实现.
非均匀性校正 积分时间 红外焦平面阵列 最小二乘 Non-uniformity correction Integration time Infrared focal plane arrays Least square 
光子学报
2014, 43(1): 0110002
作者单位
摘要
西安电子科技大学 技术物理学院,西安 710071
时域高通滤波非均匀性校正是一种典型的基于场景的红外焦平面阵列非均匀性校正算法,但其易产生“鬼影”现象,影响校正效果.本文在时域高通滤波校正算法的原理基础上,分析了其校正过程中“鬼影”现象产生的原因,即由于全部图像信息的叠加而导致静止场景被滤除且运动场景会在当前位置留下反转的图像,从而形成“鬼影”.引入非局部均值滤波方法,提出了一种去“鬼影”的非局部均值滤波-时域高通滤波非均匀性校正方法.该方法首先采用非局部均值滤波将图像信息分离成高低频两部分(其中高频成分含有大部分噪音及非均匀性),并使用高频成分进行时域高通滤波算法中低通输出的递归运算,使得低通滤波后的图像含有较少的场景信息,从而可使校正输出图像含有较少的“鬼影”现象.采用两组真实红外序列图像进行验证,结果表明该算法不仅能获得较好的非均匀性校正效果,而且能较好地抑制时域高通滤波算法中的“鬼影”现象.
红外焦平面阵列 非均匀性校正 时域高通滤波 非局部均值滤波 鬼影 Infrared focal plane array Nonuniformity correction High-pass filter Non-local means Ghosting artifacts 
光子学报
2014, 43(1): 0110003
胡云朋 1,2,*王志勇 1,2李飞 1,2杨晓苹 1,2薛玉明 1,2
作者单位
摘要
1 天津理工大学 电子信息工程学院
2 天津市薄膜电子与通信器件重点实验室,天津 300384
图像平移和旋转会降低手背静脉识别的准确性,针对该问题,本文提出了一种特征融合的手背静脉识别法.该方法充分考虑图像的细节特征和全局特征,首先选取图像中的交叉点和端点作为特征点,再从特征点中提取出图像匹配的基准点,计算基准点至特征点间的相对距离及基准点与特征点连线间相邻连线产生的夹角作为细节特征;然后利用不变矩方法提取图像特征作为全局特征;最后将两种图像特征融合,进行手背静脉识别.实验模拟结果表明,该方法可快速有效地实现手背静脉识别.
生物光学 静脉识别 特征融合 生物测量学 特征提取 基准点 算法 目标识别 矩方法 Biological optics Hand vein recognition Feature fusion Biometrics Feature extraction Reference point Algorithm Object recognition Method of moments 
光子学报
2014, 43(1): 0110004
作者单位
摘要
1 长安大学 电子与控制工程学院, 西安 710064
2 陕西省电工电子实验示范教学中心, 西安 710064
针对畸变对成像测量的影响,通过对摄像机畸变模型的分析,提出了一种基于特征平行直线的畸变现场校正方法.该方法分两步,非线性径向畸变的校正和透视畸变的校正.首先,提取图像中包含的多条特征直线,然后通过迭代法将成像后的弯曲直线拉直的方法获得系统非线性径向畸变参量,再用这些参量对非线性径向畸变进行校正,得到去非线性径向畸变的图像.通过对图像中的特征平行直线进行拟合,获得系统的透视畸变参量,并以这些参量反演迭代实现对透视畸变的校正,进而得到去透视畸变的图像.实验和仿真结果表明:该方法通过两步法利用图像中的特征平行直线先验知识能够有效实现对成像中多种畸变的一靶现场校正;对像机径向畸变和透视畸变的校正后相对误差均达到5%以内,适合于工程中基于图像的测量和目标识别中目标无固定位置的复合畸变的现场校正.
成像测量 径向畸变 透视畸变 平行直线拟合 无畸变 误差 现场校正 Measurements based on image Radial distortion Perspective distortion Parallel lines fitting 
光子学报
2014, 43(1): 0111001
作者单位
摘要
南京理工大学 电光学院 光电技术系,南京 210094
为了解决现有偏振成像系统难以满足目标检测和跟踪等实时图像处理领域的要求,提出一种实时三通道偏振成像系统,并对该系统存在的视场差异和非一致性误差提出了校正方法.该系统采用三个独立通道采集0°、60°和120°方向上的偏振图像,针对三个独立通道之间存在的视场差异提出了采用尺度不变特征转换配准法进行校正的方法;同时针对三个独立通道之间的灰度响应非一致性现象,根据积分球的退偏特性和探测器的线性响应模型,利用积分球产生完全非偏振光对灰度响应非一致性误差进行了校正.对比实验证明:1)本文提出的三通道偏振成像系统进行校正后的成像效果能够接近单通道偏振成像系统的水平;2)该系统能够在实时采集图像的同时,克服了多通道带来的偏振图像质量下降问题,提高了实用性.
偏振 误差校正 图像配准 视场差异 非一致性校正 退偏 实时系统 Polarization Error correction Image registration Field difference Non-uniform correction Depolarization Real time systems 
光子学报
2014, 43(1): 0111002
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为了对目标的多波段辐射特性进行测量,设计了一套300~1 000 nm三波段光学成像系统.该系统共用同一入射窗口,采用两个直角棱镜进行分光,每个波段使用独立的光学成像镜头,能同时得到目标的紫外、可见光和近红外图像.利用LightTools软件对此系统的鬼像进行模拟分析,发现棱镜表面和窗口玻璃之间的光束多次反射之后,经过光学成像镜头聚焦到探测器靶面上,形成了目标的多重鬼像,大大降低了图像的对比度.实验结果表明:采用本文所述方案,三波段成像系统能达到较好的像质;将窗口玻璃和第一个棱镜的角度控制在7″之内可以消除鬼像,对使用棱镜作为分光元件的多波段光学成像系统的设计和研制具有一定的参考意义.
光学设计 光学系统 多波段 光线追迹 杂光 鬼像 成像质量 棱镜 多次反射 Optical design Optical system Multiband Ray tracing Stray light Ghost image Image quality Prism Multiple reflections 
光子学报
2014, 43(1): 0111003
张强 1,*王鑫 1李海滨 1,2
作者单位
摘要
1 燕山大学电气工程学院 工业计算机控制工程河北省重点实验室
2 燕山大学中国环境管理干部学院 生态学系,河北 秦皇岛 066004
摄像机在水下拍摄时,经过不同介质的成像光线会发生折射,小孔成像模型不再成立,现有标定方法无法准确标定系统参量.针对此问题,本文提出一种基于粒子群优化的水下成像系统标定方法.在空气中应用张正友平面标定法得到摄像机内、外参量,通过求取特征点间相对定位距离,建立系统对水中物体的标定评价函数,并用粒子群算法对其优化,从而标定得到光心到防水罩距离、防水罩平面法向量和防水罩厚度.结果表明:基于粒子群标定算法得到的相对定位误差平均值分别为1.99%和0.62%,而应用高阶畸变折射补偿法得到的相对定位误差平均值分别为3.29%和2.68%;当被测物位于不同拍摄距离以及改变不同姿态时,由本文算法得到的相对定位误差均低于高阶畸变折射补偿法,且本文提出的标定算法可以得到高准确度的系统参量,为水下视觉研究提供了可靠的参量依据.
机器视觉 摄像机标定 双目立体视觉 粒子群优化算法 水下成像系统 Machine vision Camera calibration Binocular stereo vision Particle swarm optimization algorithm Underwater imaging system 
光子学报
2014, 43(1): 0111004
作者单位
摘要
1 西北工业大学理学院
2 西北工业大学航空学院,西安 710072
基于碳纳米管的良好导电性、激子传输性能和量子点聚合物复合材料高的光电转换性能,采用原位缩合法制备了聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔-功能化碳纳米管-硒化铅量子点复合材料.通过对复合材料的X射线衍射、透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱研究,发现聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔,功能化碳纳米管与硒化铅量子点可以有效地复合,且功能化碳纳米管与聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔形成网状结构;硒化铅量子点尺寸为5.75 nm,其可均匀地分散在聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔-功能化碳纳米管基体中形成包覆或镶嵌结构,并发生了光诱导电荷转移. 通过对复合材料的光电性能研究发现,插入不同厚度阴极修饰材料LiF后其光电性能提高,且当LiF为3 nm时,开路电压为0.558 V,短路电流为2.338 mA,填充因子为37.6%,转换效率为0.466%,与不插入修饰材料时相比复合材料光电性能提高了30%.
量子点 复合材料 碳纳米管 修饰材料 转换效率 Quantum dot Composite materials Carbon nanotubes Modified material Power conversion efficiency 
光子学报
2014, 43(1): 0116001
宋超 1,2,*郝鹏 1余幕欣 1,2周文超 1,2[ ... ]吴一辉 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
3 吉林大学 化学学院,长春 130000
为了获得更强的局域场来增强喇曼散射信号或非线性效应,提出了在亚波长金狭缝中放置两列紧邻金纳米线的结构,将两纳米线近场耦合效应和狭缝类法布里-珀罗共振对电场的放大作用结合起来实现纳米线间更强的电磁场.理论分析得出,两纳米线间电场强度在狭缝深度增加时呈现周期性起伏变化,满足类法布里-珀罗共振条件时出现峰值,且纳米线对于发生共振时狭缝深度有调制作用;电场强度在狭缝周期近似等于入射波长附近呈现突变趋势,在纳米线间距增加时呈指数递减.用有限元法对增强机理进行了仿真,结果表明:在纳米线间距为1 nm和2 nm时,增强效果较好;狭缝周期为600 nm、深度为310 nm、宽度为100 nm、纳米线间距为1 nm, 在波长650 nm时,两金纳米线中心热点处电场增强为200倍,达到109的喇曼增强因子,比单纯的两根金纳米线的热点处增强因子提高了3个数量级.
微纳光学 类法布里-珀罗共振 有限元法 近场耦合 纳米线 狭缝 喇曼散射 表面等离子体共振 Micro optics Quasi-Fabry-Perot resonance Finite element method Near-field coupling Slits Raman scattering Surface plasmon resonance 
光子学报
2014, 43(1): 0116001_SC
作者单位
摘要
1 安徽大学 智能计算与信号处理重点实验室, 合肥 230039
2 合肥师范学院 物理电子系, 合肥 230061
原子自发辐射效率的提高对单光子源等光电子设备的研究和制造具有重要的意义.本文推导了自发辐射率和局域态密度的格林函数表示形式,通过频域有限差分法求解格林函数,得到自发辐射率的数值特性.分析了在不同金属材料、结构以及辐射波长下的自发辐射率,探讨了其内在的物理机理,结果表明:特定波长下介质的表面等离激元效应会增强自发辐射,不同材料和结构对辐射效率的提高有不同的影响.该研究结果可为新型纳米器件及光电子设备的制造以及优化提供重要的参考.
自发辐射 局域态密度 格林函数 频域有限差分 Spontaneous emission Local density of elestromagnetic states Green′s function Finite-Difference Frequency-Domain (FDTD) method 
光子学报
2014, 43(1): 0116002
作者单位
摘要
1 成都光明光电有限责任公司,成都 610100
2 电子科技大学 光电信息学院,成都 610051
利用反应气氛法除水工艺制备了组成为64P205-5.9A12O3-7.1K2O-19BaO-4.0Nd203(Wt%)的掺钕磷酸盐激光玻璃,研究了O2+POCl3、O2+SOCl2两种除水剂的除水效率及同一除水剂在不同除水时间、除水温度、通气流量下对掺钕磷酸盐激光玻璃荧光寿命的影响.结果表明:POCl3的除水效率优于SOCl2;通气最初阶段除水速率最快,且提高除水温度有利于消除水分,但受熔炼设备和工艺的影响,1 200℃进行除水更为合适;延长除水时间、增大通气流量都有助于提高除水效率;玻璃除水反应效率主要受OH基与除水剂界面反应的影响;荧光寿命随着除水时间的延长而增加,最后趋于一个稳定值;通气流量存在最佳值,实验中通气流量为0.8 L/min时较好.
掺钕磷酸盐激光玻璃 钕离子 反应气氛法 除水工艺 OH基 界面反应 荧光寿命 Nd3+-doped phosphate laser glass Neodymium ions Reaction atmosphere process Dehydration processing OH Groups Interface reaction Fluorescence lifetime 
光子学报
2014, 43(1): 0116002_CLJ
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 微电子学院,西安 710064
2 西安工业大学 光电工程学院,西安 710032
利用离子束溅射诱导实验方法,在单晶Si(100)基底上辅助沉积银膜,研究了低能Ar+离子束30°入射时,不同离子束能量和束流密度以及基底温度对Ag纳米结构的影响.结果表明:在较低基底温度下(32 ~100℃)辅助沉积银膜,膜层表面会呈现排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔状纳米结构.当温度升高时(32~200℃),纳米微结构横向尺寸λc迅速增加,而粗糙度先减小(32~100℃)后迅速增大(100~200℃); 当离子束能量1 400 eV、束流密度15~45 μA/cm2时,在相同温度下,随着离子束束流密度的增大,纳米晶粒横向尺寸基本不变,粗糙度略有增加;当离子束流密度为15 μA/cm2、能量1 000~1 800 eV时,在相同温度下,随着离子束能量的增加,银纳米结构尺寸增加,而表面粗糙度先增加,然后缓慢减小.自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.
微纳米制造技术 低能离子束刻蚀 自组装纳米结构 离子束辅助 银金字塔微结构 Micro and nano-fabrication technology Low energy ion beam erosion Self-organized nanostructure Ion beam assisted deposition Ag pyramid microstructure 
光子学报
2014, 43(1): 0116003
作者单位
摘要
西安理工大学,西安 710048
实验采用真空热蒸镀方法,在高准确度膜厚控制仪的监控下,制备了结构为ITO/2T-NATA(25 nm)/NPB(30 nm)/BePP2(X nm)/Alq3(30 nm)/LiF(0.6 nm)/Al(80 nm)的蓝光器件,并对其发光层(BePP2)薄膜的沉积速率以及厚度对器件的亮度、发光效率影响进行了分析和实验研究.结果表明:当束源炉孔径为Φ1.5 mm,束源炉温度在120℃~150℃区域,BePP2的蒸镀速率比较平滑,斜率变化小,易于膜厚精准控制,且薄膜较致密满足器件需要;BePP2在最佳沉积速率为0.02 nm/s(蒸发温度为135℃),且发光层厚度为35 nm时,可获得启亮电压为5.34 V、发光亮度为9 100 cd/m2、发光效率达4.4 cd/A的较理想蓝光器件.
有机半导体 蓝光有机电致发光二极管 真空蒸镀 沉积速率 厚度 发光亮度 空穴注入层 器件性能 Organic semiconductor Blue organic light-emitting diode Vacuum deposition BePP2 BePP2 Deposition rate Thickness Brightness Hole injection layer 2T-NATA 2T-NATA Device performance 
光子学报
2014, 43(1): 0123001
作者单位
摘要
中国计量学院 信息工程学院, 杭州 310018
太赫兹波技术和光子晶体技术相结合为设计太赫兹波功能器件提供了新的思路和方法.本文提出了一种基于二维光子晶体的双波长太赫兹波功分器.在光子晶体中引入由三个相互平行的单模波导形成的定向耦合型分束器和Y型结构的1×2型分束器,同时,在Y型结构的分支处分别引入两个介质柱.利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射波频率下,耦合波导的耦合长度,并采用时域有限差分法对功分器的传输特性进行了模拟仿真分析.结果表明,在频率f1=1.0 THz时,实现了端口1和端口2的能量均分输出;在频率f2=0.893 THz时,通过非对称改变两个介质柱的折射率,可以实现端口3和端口4输出能量的自由分配.
光学器件 太赫兹波 时域有限差分法 光子晶体 光子禁带 波导 双波长功分器 能量分配 Optical devices Terahertz waves Finite-difference time-domain Photonic crystals Photonic band gap Waveguides Dual-wavelength power splitter Power distribution 
光子学报
2014, 43(1): 0123002
聂义友 1,2,*徐玮 1,2章勤男 1,2李渊华 1,2桑明煌 1,2
作者单位
摘要
1 江西师范大学 物理与通信电子学院
2 江西省光电子与通信重点实验室,南昌 330022
提出了一个利用五粒子团簇态实现的可控量子安全直接通信方案.在这一方案中,首先信息发送者Alice、信息接收者Bob和控制者Charlie共享由Alice制备的一有序序列团簇态作为量子信道;在确定量子信道的安全性以后,Alice制备编码量子态(Bell态)序列,然后通过对自己手中的粒子进行Bell基测量,接着Charlie对自己手中的粒子进行单粒子的测量,就能把信息传送给接收者Bob;最后,Bob测量自己手中的粒子,并通过分析三人的测量结果,从而获得Alice要传送的信息.在我们提出的方案中,携带信息的粒子不需要在公共信道上传输.该文中,我们给出了方案的安全性分析,证明了我们的方案是决定性的和安全的.在未来,我们的方案在以目前的实验技术为基础条件下很可能得到实现.
量子信息 量子安全直接通信 团簇态 Bell 测量 Quantum information Quantum secure direct communication Cluster state Bell-state measurements 
光子学报
2014, 43(1): 0127001
作者单位
摘要
1 潍坊学院 山东省多光子纠缠与操纵重点实验室
2 物理与光电工程学院,山东 潍坊 261061
利用制备的三光子偏振广义Greenberger-Horne-Zeilinger纠缠态,测量了三体纠缠度、Svetlichny不等式和广义Greenberger-Horne-Zeilinger态的密度矩阵.根据密度矩阵计算了三体纠缠度,测量得到了广义Greenberger-Horne-Zeilinger纠缠态的纠缠和非定域性之间的关系.结果表明:在实验误差范围内,三体纠缠度的实验测量值和理论值一致;Svetlichny算符的期望值和理论计算结果具有较好的一致性;体系非定域特性和体系的纠缠程度密切相关,当纠缠度减小时,非定域性减弱.
量子纠缠 广义GHZ纠缠态 Svetlichny算符 非定域性 Quantum entanglement Generalized GHZ entangled states Svetlichny inequality Nonlocality 
光子学报
2014, 43(1): 0127002
作者单位
摘要
1 安徽大学 电子信息工程学院 智能计算与信号处理重点实验室, 合肥 230039
2 合肥师范学院 物理电子系, 合肥 230061
利用非均匀媒质界面等效参量提取方案结合频域有限差分方法对周期结构薄膜太阳能电池的光学特性进行了数值分析及机理探究.结合等离子体共振条件,研究了两种设计结构的反射、传输、吸收特性及场分布特性,结果表明在低频点,介质和银分界面的场强明显增强,吸收明显增大.探讨了增强因子与结构、入射波长及入射角度间的关系,并分析了其内在的物理机理.结果表明,增强因子在低频时较大且随入射角度增大而增大,最大可达5.7.
频域有限差分方法 薄膜太阳能电池 等离子体效应 斜入射 Finite-Difference Frequency-Domain(FDFD) Thin-film solar cell Plasma effect Oblique incidence 
光子学报
2014, 43(1): 0131001
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院,长春 130022
在空间光通信系统中,为满足光学系统对滤光膜的特殊要求,研制出了一种近红外宽截止窄带滤光膜,实现了降低深背景范围内杂散光干扰的要求.通过对薄膜材料特性的研究、膜系设计曲线的不断优化,得到了相对易于制备的窄带滤光膜结构;采用电子束加热蒸发及离子辅助沉积技术制备薄膜,采用光控加晶控同时监控的方法监控膜层厚度,通过不断优化工艺参量,提高中心波长处的透过率,最终成功得到了光谱性能较好的滤光膜.经光谱测试表明:所镀膜层在800~1 530 nm、1 600~1 800 nm波段平均透过率低于0.3%,1 565 nm单点透过率高于92%,通带半带宽为18 nm,满足光学系统的使用要求.
光学薄膜 窄带滤光膜 真空镀膜 离子辅助沉积 光学特性 膜系设计 膜厚监控 Optical films Narrow-band filter film Vacuum coating Ion-beam assisted deposition Optical character Film system design Thickness monitor 
光子学报
2014, 43(1): 0131002
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
在实验室衍射仪平台上,开展了以富士公司SR-2025型成像板为样品的标定实验,获得了该样品随时间变化的信号强度衰退曲线.实验以铜靶X射线管为光源,经过三羟甲基甲胺晶体(Trihydroxymethylaminomethane,TAM)分光得到Cu-Kα单能特征辐射.在实验环境温度为(20±1)℃、光源稳定、成像板空间响应均匀、信号强度线性响应等条件下,在不同时刻对成像板上不同位置进行曝光,扫描后获得成像板对单能特征X射线的衰退曲线.对测到的衰退曲线进行数值拟合及不确定度分析,发现其与国外的研究结果符合得较好.实验数据表明,X射线光源的不稳定性为0.7%,成像板的空间非均匀性小于1%,并且对信号强度呈优异的线性响应;在Cu-Kα的8 027.84 eV能点处,成像板的衰退曲线呈指数形式η(t)=0.368 84·exp(-t/159.647 56)+0.633 72缓慢衰减,在可见光屏蔽良好条件下曝光125 min后X射线信号仍有80%的强度.
X射线光学 成像板 衰退曲线 标定 X射线管 探测器 单色器 线性响应 X-ray optics Imaging plate Fading curve Calibration X-ray tubes Detectors Monochromators Linear response 
光子学报
2014, 43(1): 0134001