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(8)

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光子学报 第43卷 第8期

作者单位
摘要
重庆邮电大学 通信与信息工程学院 重庆市光纤通信技术重点实验室, 重庆 400065
疏导可以增加多播业务请求成功传输概率并提高光纤链路带宽利用率, 但波分复用光网络中所有节点具有疏导能力则会增加网络造价和复杂度.本文研究了稀疏疏导网络中疏导节点选择策略, 提出基于最小代价最大节点度数的疏导节点选择策略;根据疏导节点和非疏导节点功能差别, 改进了稀疏疏导网络中多播请求的疏导传输方法.结合最小代价最大度数疏导节点选择策略和多播业务稀疏疏导传输方法, 提出一种根据网络业务阻塞率限定值指标实现多播请求所需最少数目疏导节点的稀疏路由方法.仿真结果表明: 在网络给定波长数和光收发器端口数目情况下, 所提策略能够节约所需疏导节点数目并优化疏导节点位置, 降低网络节点构造造价.
稀疏疏导网络 光疏导节点 节点共享度 节点代价 请求阻塞率 Sparse grooming network Optical grooming node Node shared degree Node cost Request blocking probability 
光子学报
2014, 43(8): 0806001
曹阳 1,2荣健 2张红民 1包明 1[ ... ]郭靖 1
作者单位
摘要
1 重庆理工大学 电子信息与自动化学院,重庆 400054
2 电子科技大学 物理电子学院, 成都 610054
为避免经典固定模型集合中多模型算法造成的模型间竞争并减小计算量, 基于有向图切换的变结构方法, 建立有向图切换规则和较完备的模型集合.通过模糊逻辑推理得到模型集合中各模型的匹配度, 以此代替传统多模型算法中的模式概率来计算,降低了计算的复杂度.采用核粒子滤波克服了标准粒子滤波没有考虑到的量测信息问题, 即粒子能够通过核密度估计后朝着状态的后验概率密度的模型移动, 使真实和估计模型之间的均方误差最小.仿真结果表明, 基于模糊理论的变结构核粒子滤波算法能较大地提高跟踪准确度和减少计算量.
机载激光通信 跟踪 交结构多模型 有向图切换 核粒子滤波 Airborne laser communication Tracking Variable Structure Multiple-Model(VSMM) Digraph switching Kernel Particle Filter(KPF) 
光子学报
2014, 43(8): 0806002
作者单位
摘要
山东理工大学 理学院, 山东 淄博 255049
对工作于1 064 nm波段的45°倾斜光纤光栅的偏振依赖损耗特性与工作机理进行了分析.利用紫外曝光法, 将周期为1 070 nm的常规相位模板旋转33°后, 在光敏光纤上写制了45°倾斜光纤光栅, 写制的光栅栅区长度为12 mm, 在1 040~1 085 nm范围内偏振依赖损耗值为7 dB左右.影响其偏振依赖损耗值的主要原因为相位模板的周期不是最佳值和栅区长度不够.利用写制的45°倾斜光纤光栅作为起偏器件, 实现了线偏振输出的掺镱光纤激光器, 其激光消光比高于30 dB, 输出波长为1 065.4 nm, 3 dB线宽为0.08 nm, 最高输出功率8.7 mW, 可长时间保持高偏振度稳定工作.
光纤光学 光纤激光器 偏振依赖损耗 倾斜光纤光栅 相位模板 偏振 消光比 Fiber optics Fiber laser Polarization dependent loss Tilted fiber grating Phase mask polarization Polarization extinction ratio 
光子学报
2014, 43(8): 0806003
作者单位
摘要
1 东北大学 信息科学与工程学院, 沈阳 110819
2 重庆邮电大学 通信与信息工程学院, 重庆 400065
聚焦长距离无源光网络生存性机制研究, 针对单共享风险链路组故障提出一种基于连接可用性的成本有效规划方法.首先, 设计了一种基于故障概率的连接可用性模型, 计算每个光网络单元的连接可用性.对于不满足连接可用性要求的每个工作光网络单元, 为其分配备用光网络单元, 其中每个备用光网络单元需要为工作光网络单元预留备用容量.然后, 在不同光网络单元之间部署备用光纤, 确保每对工作和备用光网络单元之间至少存在一条备用光路径.当一个工作光网络单元因为光纤链路故障而遭遇连接中断时, 可将其业务通过备用光路径转移到备用光网络单元承载.通过仿真对所提方法在备用光纤部署成本方面的性能进行了分析.结果表明, 该方法能实现比传统邻居保护方法更低的备用光纤部署成本, 可解决备用容量分配和备用光纤部署的联合优化问题, 在满足连接可用性要求的前提下, 通过最小的备用光纤部署成本实现所有业务完全保护.
光纤网络 长距离无源光网络 生存性 保护 连接可用性 备用光纤 网络规划 Fiber optics networks Long-reach passive optical network Survivability Protection Connection availability Backup fiber Network planning 
光子学报
2014, 43(8): 0806004
作者单位
摘要
南开大学 现代光学研究所, 光学信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
基于STM32微处理器采用偏振控制器反馈技术并结合遗传算法对50 km长距离分布式光纤振动传感系统中偏振衰落进行抑制.结合STM32与PCD-M02型偏振控制模块特性, 优化遗传算法相关参量, 在STM32微处理器上实现了遗传算法对传感系统的偏振控制.实验结果表明, 基于STM32微处理器的遗传算法在短时间内能得到全局近似最优解, 有效实现偏振控制,该方案适用于对实时性和集成度要求较高的长距离分布式光纤传感系统.
分布式光纤传感 遗传算法 偏振控制 偏振衰落 Distributed optical fiber sensing STM32 Genetic algorithms STM32 Polarization fading Polarization control 
光子学报
2014, 43(8): 0806005
作者单位
摘要
浙江师范大学 信息光学研究所, 浙江 金华 321004
提出一种有效的单帧闭合条纹解调方法, 该方法采用傅里叶变换、带通滤波器和傅里叶逆变换估得初始相位, 然后通过图像分割、相位符号校正和Zernike多项式拟合得到高准确度相位分布.用图像分割和相位符号校正解决了相位符号不确定性, 用Zernike多项式拟合抑制了分割线附近的局部相位误差.数值分析了残余相位误差与干涉图参量(如倾斜量、离家量和随机噪音)之间的定性关系, 结果表明: 该方法所得相位与ZYGO 移相干涉仪测试结果吻合较好, 残余相位误差小于参考值的1/10, 验证了该方法的有效性.
干涉测量 相位解调 闭合干涉图 傅里叶变换 Interferometry Phase demodulation Closed interferogram Fourier transform 
光子学报
2014, 43(8): 0810001
作者单位
摘要
1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 武汉 430079
2 武汉大学计算机学院, 武汉 430079
针对传统融合空间和光谱特征方法仅使用单一空间特征, 并未充分利用其双高分辨率的特点, 提出了一种基于纹理特征和形态学特征融合的高光谱影像分类方法.首先利用传统主成份分析变换降低高光谱影像的维数, 消除空间相关性, 然后对每一主成分采用灰度共生矩阵提取纹理特征, 获得扩展纹理特征, 最后结合形态学特征和部分光谱特征进行高光谱影像的分类.实验证明, 本文提出的方法能更好地克服传统光谱特征分类的局限性, 提高高光谱影像的分类准确度.
主成分分析 形态学特征 纹理特征 高光谱 灰度共生矩阵 Principle component analysis Extend morphological profile Texture feature Hyperspectral Gray level co-occurrence matrix 
光子学报
2014, 43(8): 0810002
张雷 1,2,*王延杰 1何舒文 1,2
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
针对基于压缩感知的目标跟踪算法在跟踪过程中,光照剧烈变化引起跟踪不稳定或跟踪失败的问题, 本文提出了一种基于相位一致性的改进跟踪方法.该方法利用相位一致性图像特征对光照变化不敏感的特点, 首先对样本搜索区域内的图像进行相位一致性变换, 然后再提取变换后相位一致性图像的特征,将其用于分类器中来确定目标位置.实验结果表明, 该方法在目标受到光照剧烈变化影响的情况下具有很强的适应性, 在目标大小为50 pixel×55 pixel时平均处理帧频可达22 fps.与已有基于压缩感知跟踪算法相比, 该算法在光照变化剧烈的情况下仍具有很好的鲁棒性,而且在目标尺度和纹理发生一定变化的情况下跟踪稳定.
压缩感知 实时 目标跟踪 光照变化 相位一致性 Compressive sensing Real-time Target tracking Illumination variation Phase congruency 
光子学报
2014, 43(8): 0810003
作者单位
摘要
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 宇航学院 飞行器动力学与控制教育部重点实验室, 北京 100081
利用积分球对近红外增强相机进行了可见、近红外波段的辐射定标, 并采用该相机采集了典型目标的可见、近红外图像.利用便携式地物光谱仪采集了相同目标可见、近红外波段的光谱反射率曲线, 并分析了目标在可见、近红外波段的光谱反射特性.通过寻找同一天气条件、同一时间段所拍摄的典型目标近红外图像灰度值与可见光图像灰度值及典型目标可见、近红外波段反射率之间的关系, 提出一种基于可见光图像及目标反射率反演近红外图像的算法.在近红外图像反演过程中考虑了大气透过率的影响, 反演结果表明, 本文算法可以较好地体现典型目标近红外图像的全局特征, 为后续不同天气条件下近红外场景仿真的实现提供参考.
物理光学 近红外场景仿真 辐射定标 辐亮度 图像灰度 反射率 大气透过率 Physical optics Near infrared scene simulation Radiometric calibration Radiance Digital number Reflectance Atmospheric transmittance 
光子学报
2014, 43(8): 0810004
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 100039
为利用有限元法和面形检测结果反演出光学元件的面形, 对面形检测结果进行分解, 并对旋转平均法面形检测原理进行分析, 讨论采用忽略光学元件自身面形的理想几何模型对其旋转非对称项面形误差进行有限元计算的理论可行性.在此基础上提出了基于有限元法反演光学元件面形的反演模型.以三点球支撑6 inch平面镜为例, 建立接触有限元模型计算旋转非对称项面形误差, 对比了数值法和N步旋转平均法所获得的镜面旋转非对称项面形误差, 结果显示, 二者的旋转非对称项面形均方根值为分别为2.944 nm和2.762 nm, 两种方法获得的面形相减结果分别为二者的6.31%和6.73%.最后对比了面形反演的面形结果与N步旋转平均法所获得的面形检测结果, 结果显示, 二者的面形均方根值分别为3.535 nm 和3.351 nm, 两种方法获得的面形相减结果分别为二者的11.67%和11.06%.证明提出的反演模型准确可靠.
绝对检测 旋转平均法 反演模型 干涉检测 Zernike多项式 Absolute measurement Rotational averaging method Inversion model Interference test Zernike polynomial 
光子学报
2014, 43(8): 0812001
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 物理和光电工程学院 西安 710071
2 西安工业大学 光电工程学院 西安 710032
针对旋转目标视线角和角速度的特征识别问题, 基于激光散射理论, 分析了可见光波段激光中旋转对称目标动态特性, 设计了多姿态旋转运动目标的时序散斑测量光路.研究结果表明: 采用多幅图相关函数计算方法对时序图进行处理,得到了不同视线角和角速度的动态散斑归一化时间相关函数曲线.给出了目标范围为0.5r/min~6r/min角速度, 范围为20°~90°视线角与时间统计特性的关系.
散射 时间相关函数 相关 旋转目标 散斑 统计特性 激光 Scattering Time correlation function Correlation Rotating target Speckle Statistical properties Laser 
光子学报
2014, 43(8): 0812003
作者单位
摘要
南昌大学 太阳能光伏学院, 南昌 330031
为解决金刚石切割多晶硅片与常规HF-HNO3-H2O混合酸湿法制绒技术不兼容的问题, 对金刚石切割多晶硅片的表面特性和大幅度提高混合酸溶液中HF的比例进行了刻蚀制绒实验.结果表明, 金刚石线切割多晶硅片表面存在约33%的光滑条带区域, 其余为与砂浆切割硅片表面相近的粗糙崩坑区域;这些光滑区域使得金刚石切割多晶硅片表面光反射率比砂浆切割多晶硅片高3%~4%;而且光滑区域在富HNO3和富HF的HF-HNO3-H2O混合酸溶液中均较难于腐蚀, 使其刻蚀制绒后反射率比砂浆切割多晶硅片低1%~2%, 制绒后的金刚石切割多晶硅片反射率比制绒后的砂浆切割多晶硅片高4%~6%, 不能满足太阳电池生产要求.富HNO3和富HF两种酸刻蚀体系, 均不能解决金刚石切割多晶硅片的制绒问题.
多晶硅 金刚石线锯 酸刻蚀 制绒 反射率 Multicrystalline silicon wafer Diamond wire saw Acidic etching Texturization Reflectivity 
光子学报
2014, 43(8): 0816001
作者单位
摘要
1 西安理工大学 材料学院, 西安 710048
2 宝鸡文理学院 物理与信息技术系, 陕西 宝鸡 721016
3 西北工业大学 理学院, 西安 710072
基于密度泛函理论, 采用第一性原理赝势平面波方法计算了Co、Cr单掺杂以及Co-Cr共掺杂金红石型TiO2的能带结构、态密度和光学性质. 计算结果表明: 纯金红石的禁带宽度为3.0 eV, Co掺杂金红石型TiO2的带隙为1.21 eV, 导带顶和价带底都位于G点处, 仍为直接带隙, 在价带与导带之间出现了由Co 3d和Ti 3d轨道杂化形成的杂质能级;Cr掺杂金红石型TiO2的直接带隙为0.85 eV, 在价带与导带之间的杂质能级由Cr 3d和Ti 3d轨道杂化轨道构成, 导带和价带都向低能级方向移动;Co-Cr共掺杂, 由于电子的强烈杂化, 使O-2p态和Ti-3d 态向 Co-3d 和 Cr-3d态移动, 使价带顶能级向高能级移动而导带底能级向低能方向移动, 极大地减小了禁带的宽度, 也是共掺杂改性的离子选择依据. 掺杂金红石型TiO2的介电峰、折射率和吸收系数峰都向低能方向移动;在E<2.029 eV的范围内, 纯金红石的ε2、k和吸收系数为零, 掺杂后的跃迁强度都大于未掺杂时的跃迁强度, Co-Cr共掺杂的跃迁强度大于Co掺杂及Cr掺杂, 说明Co、Cr共掺杂更能增强电子在低能端的光学跃迁, 具有更佳的可见光催化性能.
第一性原理 电子结构 光学性质 金红石型TiO2 Co-Cr共掺杂 First principle Electronic structures Optical properties Rutile TiO2 Co-Cr Co-doped 
光子学报
2014, 43(8): 0816002
作者单位
摘要
贵州民族大学 理学院, 贵阳 550025
采用基于密度泛函理论第一性原理超软贋势平面波方法系统计算了Ca2Si及P掺杂Ca2Si的电子结构、光学性质, 分析了P掺杂对Ca2Si的能带结构、电子态密度、光学性质的影响.计算结果表明: 掺入P后Ca2Si的能带向低能方向偏移, 禁带宽带为0.557 95 eV, 价带主要由Si的3p, P的3p以及Ca的4s、3d电子构成, 导带主要由Ca的3d电子贡献.通过能带结构和态密度分析了P掺杂正交相 Ca2Si的复介电函数、折射率、反射谱、吸收谱和能量损失函数, 结果表明P掺杂增强了Ca2Si的光利用率, 说明掺杂能够有效改变材料电子结构和光电性能, 为Ca2Si材料光电性能的开发、应用提供理论依据.
电子结构 光学性质 第一性原理 掺杂 Electronic Structure Optical Properties First Principle Ca2Si Ca2Si Doped 
光子学报
2014, 43(8): 0816003
孙孟娜 1,*倪柳松 1何磊 1张晨 1[ ... ]代昭 1,2
作者单位
摘要
1 天津工业大学环境与化学工程学院, 天津 300387
2 天津工业大学膜材料与膜过程教育部重点实验室, 天津 300387
聚砜中空纤维膜由于其独特的性质成为广泛使用的基膜之一, 微生物污染是其使用过程中常见的一个严峻问题, 量子点具有粒径小, 生物毒性强等特点, 在抑制微生物的生长方面有重要作用.本文主要研究量子点修饰的聚砜中空纤维膜表面的抗菌性能, 通过在水相中合成了稳定的具有窄而对称荧光发射带的量子点CdTe, 以巯基丙酸作为表面修饰剂, 对其进行了荧光光谱、透射电镜表征, 得到了粒径约为3 nm的CdTe半导体纳米粒子;以二苯甲酮为光敏剂, 通过连续化紫外辐照的方法将亲水性单体甲基丙烯酸β羟乙酯接枝到中空纤维膜的表面, 利用羟基和羧基的反应成功地在其表面组装上量子点, 通过红外光谱进行表征;从野外环境中分离培养了棒状细菌B1, 其形态通过偏光显微镜和扫描电镜表征, 利用紫外分光光度计测量光学密度, 分析中空纤维膜上量子点的抗菌性能.结果表明, 经过改性, 细菌的光学密度由原膜的0.88降低到量子点改性膜的0.27.表明中空纤维膜的抗菌性有了较显著的改善.进而表明, 连续化紫外辐照改性的方法切实可行, 并展现了在工业应用领域的潜力.
纳米生物技术 生物学 接枝 量子点 中空纤维膜 微生物 Nanobiotechnology Biology Grafting Quantum dots Hollow fiber membranes Microorganisms 
光子学报
2014, 43(8): 0816004
作者单位
摘要
泰山学院 物理与电子工程学院, 山东 泰安, 271021
利用预估校正-时域有限差分法求得不含慢变包络近似和旋转波近似的全波Maxwell-Bloch方程的数值解,在Λ型三能级原子介质中研究了啁啾系数C对传播中的飞秒Gauss型脉冲分裂情况及光谱性质的影响.结果表明:面积小于等于3π的啁啾脉冲在介质中不出现分裂, 但脉冲啁啾会引起脉冲频谱的震荡;对于4π面积啁啾脉冲, 啁啾系数C较小时脉冲在介质中发生分裂, C较大的脉冲不再产生分裂, 即分裂的子脉冲数量减少;随着C增大, 脉冲中心频率附近频谱震荡愈加剧烈, 高频成分的范围及强度明显减小;对于大面积8π脉冲, 脉冲分裂情况与4π情况相似, 但随C增大, 脉冲高频成分的范围和强度没有明显变化, 而高频成分中的峰值分布却显著不同.
啁啾系数 飞秒脉冲 传播 脉冲分裂 光谱 Chirp coefficient Femtosecond pulse Propagation Pulse splitting Spectrum 
光子学报
2014, 43(8): 0819001
作者单位
摘要
1 河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100038
3 河北北方学院 物理系, 河北 张家口 075000
建立微波驱动基态精细结构跃迁的Λ型三能级系统, 研究基于自发辐射相干控制的电磁感应透明诱导无反转光放大效应.微波场作用于基态精细结构能级之间, 产生3个透明窗口, 利用适当角度的自发辐射相干效应与电磁感应透明耦合, 实现透明向光放大的转化.结果表明, 透明转化为光放大时, 激发态与基态能级之间以及两个基态能级之间均不出现粒子数反转, 但在产生光放大的过程中必须经历两个基态能级出现粒子数反转的状态.调节微波场的频率失谐量可以改变基态能级上的粒子数分布, 有利于无反转光放大的产生.
自发辐射相干 微波场 电磁感应透明 无反转光放大 Λ型三能级系统 Spontaneously generated coherence Microwave field Electromagnetically induced transparency Amplification without inversion Lambda type three-level system 
光子学报
2014, 43(8): 0819002
作者单位
摘要
湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
基于子脉冲交叉相位调制的非线性相互作用, 利用耦合非线性传输模型, 对堆积脉冲的非线性传输和峰均比进行了研究.研究发现, 当堆积脉冲的子脉冲间存在重叠时, 在传输过程中时间相干会导致子脉冲间发生相互作用从而改变其脉冲质量.在不同的子脉冲延迟情况下, 堆积脉冲的强度和峰均比随传输距离的变化而改变, 且变化幅度均随子脉冲延迟的增大而减小.对于高斯型堆积脉冲, 当归一化子脉冲延迟大约为3时其在非线性传输过程中保持脉冲形状基本不变;而对于超高斯型的堆积脉冲, 归一化子脉冲延迟则约为2.2.
非线性传输 堆积脉冲 啁啾脉冲 峰均比 脉冲相互作用 交叉相位调制 惯性约束聚变 Nonlinear propagation Stacked pulses Chirped pulses Peak-to-average power ratio Pulses interaction Cross-phase modulation Inertial confinement fusion 
光子学报
2014, 43(8): 0819003
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 长春 130033
针对三线阵立体测绘相机CCD成像靶面偏离最佳像面位置, 影响成像质量的问题, 根据光学系统的设计参量, 计算测绘相机的调焦准确度, 分析像方远心光路对测绘相机调焦准确度及调焦对测绘准确度的影响.结果表明, 光学系统的调焦范围为±2 mm;当采用像方远心光路, 在允许离焦的范围内进行调焦时, 产生的投影畸变可忽略不计.调焦后光学系统的成像质量、畸变要求满足高测绘准确度要求.
测绘相机 测绘准确度 光学设计 调焦分析 像方远心 Mapping camera Mapping accuracy Optical design Focusing analysis Telecentric 
光子学报
2014, 43(8): 0822001
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001
2 中航工业江西洪都航空工业集团660所, 南昌 330024
基于双干扰光路红外干扰模拟器的光束扩束技术, 设计了微透镜阵列扩束系统, 利用光刻胶热熔技术对微透镜阵列进行加工并对干扰模拟系统的能量收集效率进行测试.实验结果表明两干扰光路的能量收集效率分别为27.3%和26.9%, 与设计结果30.8%基本符合;验证了微透镜阵列作为扩束元件在红外干扰模拟器中的应用价值, 为红外成像仿真技术及多干扰光路红外成像目标模拟器的工程化研究提供了参考.
红外干扰模拟器 微透镜阵列 扩束 光能收集效率 光刻胶热熔 Infrared jamming simulator Microlenses array Beam expander Light energy collection efficiency Melting photoresist 
光子学报
2014, 43(8): 0822002
孟祥翔 1,2,*刘伟奇 1冯睿 1魏忠伦 1[ ... ]杨建明 1,2
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
3 空军航空大学, 长春, 130033
为了克服传统LED准直器在近场难以实现均匀照明的缺陷, 设计了一种双自由曲面均匀照明准直透镜.透镜分为折反两部分, 每部分都利用双自由曲面进行匀光和准直.根据马吕斯定律, 推导了实现光束准直出射的等光程方程, 并将切面迭代法加入等光程条件, 同步计算准直透镜上下自由曲面的面形数据.仿真分析表明: 对1 mm×1 mm的白光LED芯片, 84.55%的能量集中在±2°内, 近场照度均匀性达到94.59%, 远场照度均匀性为89.01%;当LED芯片尺寸不超过2.0 mm×2.0 mm时, ±4°内的能量利用率大于83.5%, 近场照度均匀性在90%以上.该准直透镜能同时实现近场和远场的均匀照明, 公差符合装配要求, 光能利用率高.
非成像光学 发光二极管 照明设计 自由曲面 几何光学 Geometric optics Nonimaging optics Light-emitting diodes Illumination design Freeform surface 
光子学报
2014, 43(8): 0822003
作者单位
摘要
1 江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2 无锡来德电子有限公司, 江苏 无锡 214072
3 上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
为使LED阵列在目标面上产生均匀的照度分布, 构建一个均匀度评价函数.通过优化阵列中各LED的位置, 使得评价函数产生最小值, 此时阵列在照明面上的均匀度最高.采用模拟退火算法对LED集成圆形阵列、4×4和4×5的矩形阵列进行优化, 优化后的阵列在目标面上均产生了均匀照度分布, 对应的均匀度分别为97%、96%和95%.对LED阵列中影响目标面均匀照度的参量进行研究, 结果表明圆形阵列的最佳半径与LED的颗数无关, 阵列面和目标面之间的距离与阵列的最佳半径呈线性关系;矩形阵列中, 相邻LED之间的最佳距离与阵列面和目标面之间的距离呈线性关系.该方法与现有解析方法所得结果一致, 且算法简单便捷, 可用于计算机自动优化设计.
照明工程 优化 均匀度 评价函数 Illuminating engineering LED LED Optimization Uniformity Merit function 
光子学报
2014, 43(8): 0822004
作者单位
摘要
秦皇岛视听机械研究所, 河北 秦皇岛 066000
为了解决现有超广角数字投影镜头存在的缺陷和不足, 并与不同类型和规格数字投影机的超广角投影匹配, 给出了8组9片式超广角数字通用型投影镜头的光学系统设计.镜头焦距为8.76 mm、全视场角达到97°、F数为2.12、后工作距离大于34 mm、最大口径小于96 mm、总长小于200 mm,结构中加入了1个偶次非球面, 较好地校正了轴外像差与畸变.用减少透镜数量和增大相对孔径的办法提高了像面照度;通过增大光阑慧差及减小像方半视场角, 提高了像面相对照度, 其值达97.46%以上.通过合理确定棱镜等效厚度及调整结构布局, 使结构适配光学引擎中棱镜的有效光学厚度为16.5~23 mm.设计的镜头分辨率达120 lp/mm、全视场相对畸变绝对值小于1.5%.结果表明: 该镜头可满足0.55in~ 0.76in 3LCD和1DLP类型的各种数字投影机的使用, 最小投射比可达0.53∶1, 投影画面偏移量最大达到389 mm, 结构简单, 体形小, 成本低, 成像质量好, 可批量化生产.
光学设计 超广角投影镜头 非球面 相对照度 光阑彗差 调制传递函数 分辨率 画面偏移量 Optical design Ultra wide-angle projection lens Aspheric Relative illumination Aperture coma Modulation transfer function Resolution Frame offset 
光子学报
2014, 43(8): 0822005
作者单位
摘要
天津理工大学 计算机与通信工程学院, 天津市薄膜电子与通信器件重点实验室, 天津 300384
为了解决基于光纤布喇格光栅和压电陶瓷结构的任意光脉冲整形器在动态调谐时存在不足的问题, 提出并设计了一种波长、相位、幅度参量独立可调的Bragg波导光栅滤波器, 以实现谐振波长及谐振波相位快速独立的线性调控.理论分析表明: 波长和相位的理论调谐效率分别为15.6 pm/V和0.2π/V, 滤波器的输出光强度可以通过偏振旋转器控制.基于转移矩阵理论的仿真分析发现: 该滤波器在蚀刻占空比为1/2时反射率最大, 光栅长度为10.869 mm, 蚀刻深度大于100 nm时, 可以获得98.4%以上的反射率和大于0.14 nm的带宽;增大波长调谐电压会进一步降低滤波带宽.
光学滤波器 光学设计 动态光栅 铌酸锂 电光效应 Optical filters Optical design Dynamic grating Lithium niobate Electro-optic effect 
光子学报
2014, 43(8): 0823001
宋娟 1,2,*赵宝升 1盛立志 1刘哲 1[ ... ]周雁楠 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100039
针对用于大面阵微通道板探测器的电子学采集系统研制难度大的问题,提出了多个探测单元共享一个微带线接收阳极的解决方案.依据微带线原理,设计了阻抗匹配的双通道共享阳极和四通道共享阳极.按照判定多通道共享阳极可用的基本标准,对这两种共享阳极进行了信号传输特性和收集效率的实验验证.模拟实验显示,多通道共享阳极的信号传输呈现出无衰减、无畸变的状态,实验测试结果与模拟计算结果相吻合;双通道共享阳极计数率之和与四通道共享阳极计数率均近似等于单通道阳极计数率之和,相对误差分别为5.2%、7.4%.四通道共享阳极可以取代单通道阳极和双通道共享阳极,将多通道电子学采集系统的通道数目减少至原来的1/4,降低整个电子学采集系统的体积、重量和功耗.
单光子探测 微通道板探测器 多通道共享阳极 X射线脉冲星导航 计数率 Single photon detection Microchannel plate detector Multi-channel shared anode X-ray pulsa navigation Count rate 
光子学报
2014, 43(8): 0823002
作者单位
摘要
北京工业大学 光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124
对GaN基绿光高压LED分别施加-500、-1 000、-2 000、-3 000、-4 000、-5 000和-6 000 V的反向人体模式静电打击, 每次静电打击后, 测量样品的I-V特性曲线及光通量等参量, 研究静电打击对GaN基高压LED器件性能的影响.结果表明: 当样品经过-500, -1 000、-2 000、-3 000和-4 000 V的静电打击后, 由于LED器件内部产生了缺陷, 发生了软击穿并且反向漏电流明显增加, 但光通量的变化不明显;当经过-5 000 V和-6 000 V的静电打击后, 由于发生了热模式击穿, 温度迅速升高, 在结区形成熔融通道, 使LED的光通量明显减小, 甚至衰减到未打击时的一半;在经受-6 000 V的静电打击后, 正向电压的减小和反向漏电流的增加更加明显, 漏电现象更加明显, 严重影响了器件的性能, 最终使LED样品失效.
高压LED 静电放电 失效机理 光电特性 GaN GaN High-voltage LED Electrostatic discharge Degradation mechanism Optical and electrical characteristics 
光子学报
2014, 43(8): 0823003
作者单位
摘要
西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
为提高变折射率平面微透镜阵列的填充率, 利用光刻工艺和离子交换技术制备了填充率近达100%的方形孔径平面微透镜阵列, 并对其透镜元及相邻透元间间隙构成的角落区域的成像进行了理论和实验研究.根据变折射率介质光线追迹法, 利用MATLAB软件模拟, 发现在透镜元区域和角落区域成像特性相反.成像系统测试表明: 由于透镜元区域和角落区域的折射率分布变化规律不同, 透镜元与角落区域对物体分别成倒立实像和正立虚像;透镜阵列可实现聚焦和散焦功能;角落区域得到充分的离子交换使得间隙足够小, 形成了从该区域中心向外逐渐增大的新型梯度折射率模型.
变折射率光学 散焦特性 光线轨迹 平面微透镜阵列 填充率 方形孔径 Gradient refractive index optics Defocusing Ray track Planar microlens array Fill factor Square aperture 
光子学报
2014, 43(8): 0823004
作者单位
摘要
1 广西大学 物理科学与工程技术学院, 南宁 530004
2 广州民航职业技术学院, 广州 510000
提出了一种由U型反馈波导、跑道谐振腔和敏感环组成的反馈式跑道型光学微环传感器.采用耦合模理论推导了该传感器的归一化输出光强公式, 数值分析了传输损耗因子、自耦合因子和敏感环尺寸对归一化输出光强的影响.分析表明: 敏感环的损耗因子对归一化输出光强的调制作用明显, 只要损耗因子发生微小变化, 输出光强即发生较大变化;敏感环工作在弱耦合状态时传感灵敏度较高;敏感环的尺寸对传感灵敏度影响较大, 适当地调整敏感环的大小可得到陡峭的输出光强谱线.对结构参数进行优化后不仅可以输出尖锐陡峭的非对称法诺谐振光强谱线, 而且具有较高的法诺谐振光谱斜率, 能更好地增强传感灵敏度.在信噪比为30 dB的测量系统中, 优化的反馈式跑道型光学微环传感器的探测极限达4.48×10-8单位折射率.
灵敏度 传感器 跑道谐振腔 探测极限 Sensitive Sensor Racetrack resonator Detection limit 
光子学报
2014, 43(8): 0823005
作者单位
摘要
中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
为实现远距情况下的实际应用, 对赝热源鬼成像进行了从透射到反射的实验研究.首先利用CCD的两个独立区域分别探测参考光和信号光, 得到双缝的透射型鬼成像, 继而利用一个CCD和一个独立的桶探测器分别探测参考臂和物臂的光强信息, 通过对没有空间分布的物臂光强和没有经过物体而有空间分布的参考臂光强信号进行关联计算实现透射和反射鬼成像.为设计和研制能进行现场应用的样机系统, 以透射结构为例, 对成像结果与系统各参数之间的关系进行了详细的对比实验研究, 结果表明通过增加采样率、增大光强、适当调节快门时间和光阑大小可以提高成像的分辨率和可见度.
无透镜鬼成像 赝热光源 二阶关联计算 透射成像 反射成像 Lensless ghost imaging Pseudothermal light source Second-order correlation Transmissive imaging Reflective imaging 
光子学报
2014, 43(8): 0823006
作者单位
摘要
1 江西师范大学 物理与通信电子学院,南昌 330022
2 江西省光电子与通信重点实验室,南昌 330022
提出一个基于四粒子GHZ纠缠态实现未知单粒子态的可控量子双向传态方案.通信双方Alice和Bob以及控制方事先密享两对四粒子GHZ纠缠态以构建量子信道, 根据纠缠粒子的不同分发方式, 以及测量时所选择的不同测量基, 可以分别实现三方和四方参与的可控量子双向传态.通信开始后, Alice和Bob分别对自己拥有的部分粒子作量子投影测量, 若控制方同意双方通信, 则对自己拥有的粒子作测量并通过经典信道公布测量结果.通信双方根据控制方公布的测量结果对各自的某个粒子作相应的幺正变换, 即可在己方的粒子上重建对方待传的量子态.由于第三方Charlie以及第四方Dennis的加入, 整个双向传态的安全性大为提高.
量子通信 可控量子隐形传态 GHZ纠缠态 Bell基测量 安全性 Quantum communication Controlled two-way quantum teleportation GHZ entangled state Bell-state measurement Security 
光子学报
2014, 43(8): 0827001
作者单位
摘要
湖南科技大学 物理与电子科学学院, 湖南 湘潭 411201
考虑初始处于两类Bell态的两原子比特, 将其中一个注入真空态腔中发生共振相互作用的情况, 研究基于操作腔外原子比特控制腔内原子比特相干性时间演化.考察对腔外原子比特施Hadamard(H)门, H类门,Y门及位相门四种逻辑门操作及态选择测量前后, 腔内原子比特约化密度矩阵非对角元时间演化曲线, 讨论两类Bell态之间的关联性. 结果表明, 对腔外原子比特操作前, 腔内原子比特密度矩阵非对角元在任意时刻都为零, 总是处于混合态或经典态, 因此始终退相干.而对腔外原子比特施H门和H类门操作及基态测量后, 腔内原子比特密度矩阵非对角元呈现周期为2π的时间演化, 除(2n+1)π/2时刻外, 其相干性得到恢复;在nπ时刻, 其最大相干叠加态和一般相干叠加态被制备;两类Bell态之间存在R∧(π/2)旋转关联性.而对腔外原子比特施Y门及位相门操作后, 腔内原子比特的相干性得不到恢复.发现腔内原子比特的相干性得到恢复的必要条件是, 逻辑门操作能够调节腔内原子比特与环境的相互作用, 并使两原子比特与场分离的同时, 它们之间形成强相干性的纠缠态分布.
逻辑操作 基态测量 原子比特 密度矩阵 相干性 量子计算 纠缠态分布 Logic gate operation Ground state measurement Atom bit Density matrix Coherence Quantum computation Entanglement state distribution 
光子学报
2014, 43(8): 0827002
作者单位
摘要
1 吉林大学 物理学院,长春 130012
2 长春理工大学 光电信息学院, 长春 130012
3 东北师范大学 物理学院, 长春 130024
通过解析和数值模拟系统的海森堡朗之万方程的稳态解, 研究了Ladder型三能级原子辅助光力学系统的光学响应.结果表明振动镜子和原子系综的稳态行为与弹簧的劲度系数和经典泵浦场的拉比频率有关.随着劲度系数的减小和拉比频率的增大, 腔内原子系综和整个光力学系统将呈现多稳现象, 并且不同频域对应稳态解的个数有所不同.因此, 可以通过改变泵浦场拉比频率和弹簧劲度系数来控制系统的稳态响应.研究结果在量子信息处理和精密测量等领域具有潜在的应用价值.
光力学系统 微腔 多稳 光学非线性 量子相干 Optomechanical system Microcavity Multistability Optical nonlinear Quantum coherence 
光子学报
2014, 43(8): 0827003
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
为了改善光学镜头表面的耐污染性, 选取新型抗油污含氟有机材料、氧化铟锡导电薄膜材料、TiAl合金以及SiO2做为中、高、低折射率镀膜材料.借助TFCalc软件进行膜系设计, 采用离子源辅助沉积的方法, 通过电子束真空镀膜设备进行制备.对比实验发现, 不同的真空度环境以及不同的膜层厚度, 对于薄膜的防油污性能的影响有所差异.通过对防油污性能的测试, 不断优化沉积工艺参量, 获得了在350~700 nm波段平均理论反射率小于1%的宽带减反射膜.该薄膜具有憎水憎油抗污染能力, 牢固度好, 抗辐射能力强, 可应用于**、医疗、民用等各个领域.
光学薄膜 防油污 宽带减反膜 离子源辅助沉积 抗辐射 Thin films Anti-oil Broadband Ion beam assisted deposition Radiation hardened 
光子学报
2014, 43(8): 0831001
作者单位
摘要
1 北京印刷学院, 北京 102600
2 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029
基于非均匀光波在导电介质中传播时其相移传播方向和振幅衰减方向的不一致性, 利用光波动方程的解由电磁场边界条件导出非均匀垂直偏振光在多层超薄金属膜与透明介质膜组合膜系中光波的传输递推公式.为验证方法的可靠性, 给出了不同厚度金属膜防伪光变膜系的能量反射率算例, 并与现有算法进行对比,结果表明: 两种算法得到的能量反射曲线的分布特征具有很好的相似性, 但本文算法表现出金属膜具有强的吸收特性和窄带反射效应.
多层防伪光变膜 非均匀波 超薄金属膜 垂直偏振波 反射特性 Multilayer anti-counterfeiting optical film Inhomogeneous wave Razor-thin metal film Rertical polarized wave Reflection property 
光子学报
2014, 43(8): 0831002
作者单位
摘要
1 西安工业大学 光电工程学院, 西安 710032
2 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
基于偏振双向反射分布函数,从理论上推导了瑞利缺陷粒子分别位于光学表面上方和基底内部的散射场, 研究了光学表面瑞利缺陷粒子的方位诊断问题.通过对不同波长下冗余缺陷粒子位于不同方位时双向反射分布函数pp项的分析与讨论实现对缺陷位置的初步判断.结果表明, SiO2瑞利缺陷粒子位于裸基底上方时, 双向反射分布函数pp项受波长影响的敏感程度远大于位于SiO2涂覆上方时, 可以通过测量缺陷粒子对波长变化的敏感程度判断缺陷粒子的大致方位;当缺陷粒子在Si基底下方时, 方位角的凹痕出现在85°到90°之间, 当缺陷粒子在SiO2涂层下方时, 方位角的凹痕出现在70°左右, 因此, 可以根据方位角凹痕位置的不同实现对缺陷粒子方位的进一步诊断.
光散射 方位诊断 偏振双向反射分布函数 光学表面 瑞利粒子 Light scattering Position diagnosis PBRDF Optical surface Rayleigh particle 
光子学报
2014, 43(8): 0831003
作者单位
摘要
1 西安文理学院 物理与机械电子工程学院, 西安 710065
2 西安工程大学 理学院物理系, 西安 710048
采用时间分辨瞬态吸收光谱技术研究了假根羽藻外周天线寡聚体的光保护机制.分别以667 nm飞秒激光脉冲和白光脉冲作为泵浦光和探测光,探测光与泵浦光之间的延时范围和准确度分别为340 ps和134 fs.实验结果表明在泵浦光激发之后外周天线对探测光的吸收是动态变化的.对瞬态吸收光谱进行多指数拟合, 并结合外周天线的荧光发射谱和激发谱进行分析, 结果表明: 500~600 nm的瞬态吸收谱主要来源于类胡萝卜素分子, 外周天线寡聚体至少包含四种具有光保护作用的类胡萝卜素分子, 对应的S0→Sn跃迁光谱为511 nm和554 nm, 522 nm和541 nm, 530 nm和563 nm(对应管藻黄素), 536 nm和575 nm;类胡萝卜素分子以两种方式参与到光保护过程中: 一种是直接方式, 在几皮秒范围内猝灭叶绿素三重态;另一种是间接方式, 在几百皮秒范围内猝灭从叶绿素分子获得能量的单线态氧.
瞬态吸收光谱 光合作用 泵浦探测 外周天线 光保护 类胡萝卜素 叶绿素 单线态氧 Transient absorption spectrum Photosynthesis Pump-probe Light harvesting complex II Photoprotection Carotenoids Chlorophyll Singlet state oxygen 
光子学报
2014, 43(8): 0832001
张晓明 1,2,3,*陈洪斌 1,2王继红 1,2亓波 1,2史建亮 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100039
为了解决基于波前或星点图对准大口径空间光学系统时计算量大、面形误差影响大等问题, 提出了一种基于离散阵列光源对准空间光学系统的方法.给出了离散阵列光源的设计、检测和标定方法, 并以此为基础设计了对准检测光路.以某在研RC望远镜为对象, 用离散阵列光源产生参考光, 设计了一个用于快速对准主次镜的检测光路.在光学系统设计参数已知的情况下, 根据像平面上的点列图, 建立了主次镜位置信息和点列图分布信息的函数关系.利用光学设计软件和数学计算工具建立仿真平台, 并进行了主次镜的仿真验证.仿真结果表明, 使用离散阵列光源可以有效减少计算量, 降低面形误差和杂散光的影响, 提高对准效率, 并且具有较高的计算准确度.
光学检测 光学对准 离散阵列光源 塑料光纤望远镜 参考光 对准检测 点列图 optics detection optical alignment discrete light source telescopes reference ray alignment and measurement spot diagram 
光子学报
2014, 43(8): 812002