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 2015, 44(4)

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光子学报 第44卷 第4期

作者单位
摘要
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
介绍了数字编码光栅尺的结构设计并提出一种制作方法.采用紫外对准光刻、全息光刻及湿法腐蚀结合在(100)硅片上制作母光栅尺, 并以具有紫外固化特性的聚氨酯丙烯酸酯为材料, 将母光栅尺复制到硬基底上.实验表明, 该工艺可重复性高, 复制光栅尺的衍射效率高于母光栅尺的90%, 并能承受航空环境-55℃~70℃的高低温冲击.光栅尺的制作准确度满足传感器的要求, 信号响应准确率100%.该方法可对具有准确度高、图形复杂、工作环境恶劣等特点的微纳米结构的制作提供借鉴.
光学位移传感器 编码光栅 复制技术 紫外光刻 全息光刻 光传操纵系统 Opticaldisplacement sensor Encoding grating Replication technique UV lithography Holographic lithography Aircraft control systems 
光子学报
2015, 44(4): 0405001
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
2 新疆师范大学 物理与电子工程学院, 乌鲁木齐 830054
为了满足强激光系统中大尺寸镀金光栅对糟深均匀性的要求, 采用梯形光栅-涂胶-离子束溅射镀膜和全息光刻-离子束溅射镀膜两种方法, 分别制作了线密度为1 740 线/mm, 槽深为210 nm 的宽带镀金正弦光栅.测得其TM波、-1级自准值平均衍射效率在750~850 nm范围内大于87%, 最高可达90%.这两种方法易控制光栅槽深, 去掉光刻胶后基底可继续使用, 且制作的光栅的衍射效率和带宽能满足国内一般宽带镀金脉冲压缩光栅的使用要求.
全息光栅 全息干涉 光栅器件的研制 衍射效率 脉冲压缩 Holographic grating Holographic interference Grating components fabrication Diffraction efficiency Pulse compression 
光子学报
2015, 44(4): 0405002
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 100049
基于环形谐振器和方向耦合器理论, 提出了串联结构微光纤双结谐振器和并联结构微光纤双结谐振器的理论模型, 推导了两谐振器中输出光场与输入光场之间的数学解析式, 分析了两谐振器中光场的传输和耦合方向, 及不同直径比的情况下其输出光谱的变化规律.数值模拟表明对于串联结构微光纤双结谐振器, 位于其透射光谱包络下的透射峰数目等于其两环的直径比; 对于并联结构微光纤双结谐振器, 透射光谱中透射峰的数目随直径比的增加而增加, 且每个直径比等间距的透射峰后会出现一个更窄的透射峰.实验制作了具有近似相等直径的串联结构微光纤双结谐振器和具有直径比近似为2的并联结构微光纤双结谐振器.两种结构的透射光谱均与理论模拟相一致, 验证了理论分析的正确性.具有合适直径比的串联结构微光纤双结谐振器和并联结构微光纤双结谐振器在光学滤波器、微型激光器、传感器等方面有重要的应用.
光纤光学 微光纤双结谐振器 光学光纤耦合 光纤光学部件 光学光纤通信 光波导 Fiber optics Microfiber double-knot resonator Optical fiber coupling Fiber optic components Optical fiber communication Optical waveguides 
光子学报
2015, 44(4): 0406001
徐永钊 1,*宋建勋 1凌东雄 1叶海 1[ ... ]韩涛 1,2
作者单位
摘要
1 东莞理工学院 电子工程学院, 广东 东莞 523808
2 东莞中山大学研究院, 广东 东莞 523808
基于广义非线性薛定谔方程, 通过数值模拟研究了色散平坦渐减光纤中抽运残余成分的抑制.研究结果表明: 超连续谱的形状由输入孤子阶数N、归一化二次色散系数Δ2和归一化有效光纤长度ξ0决定.对于给定N和给定Δ2值的抽运脉冲, 超连续谱的形状依赖于ξ0.通过合适地选取ξ0, 抽运残余成分可以被有效地抑制并获光谱平坦度令人满意的超连续谱.为了获得参量ξ0的最优值, 引入了S因子评价超连续谱的波动.S因子值越小, 所产生的超连续谱越平坦.保持N和Δ2不变, 计算了ξ0取不同值时, 所产生的超连续谱的S因子.当S因子达到最小值时, 抽运残余成分被抑制到最大限度, 并获得最平坦的超连续谱, 相应的ξ0值即为归一化参量ξ0的最优值.计算了N在1.0~2.2范围内, ξ0的最优值.结果显示当N降低时, ξ0的最优值增大.为产生具有弱残余抽运成分的超连续谱, 抽运脉冲采用低阶孤子要优于高阶孤子.
非线性光学 色散平坦渐减光纤 超连续谱产生 孤子 脉冲压缩 Nonlinear optics Dispersion-flattened dispersion-decreasing fiber Supercontinuum generation Solitons Pulse compression 
光子学报
2015, 44(4): 0406002
杜新超 1,2,*贺正权 1林霄 1,2周利斌 3[ ... ]李育林 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 信息光子学研究室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 西北大学 物理系, 西安 710069
基于荧光强度比值法, 设计了一种使用两种荧光染料的光纤温度传感器.实验中, 罗丹明B和罗丹明110分别为对温度敏感和对温度不敏感的荧光传感物质, 利用聚合物光纤来传导激发光及接收荧光.由于两种染料的荧光谱峰相距60 nm, 因此容易将二者对应的荧光谱分开.通过确定能代表两种染料的最优荧光光谱范围, 获得具有良好线性度的温度-荧光强度标定曲线.实验研究了不同浓度的荧光染料对标定曲线的影响, 当染料浓度为0.3 g/L时, 可获得0.28℃的最小均方误差及0.0128/℃的灵敏度.此外, 该传感器还具备一定的抗光源扰动和抗荧光染料漂白的能力.
荧光强度比值 聚合物光纤 双荧光 温度传感器 荧光基团浓度 Fluorescence intensity ratio Polymer optical fiber Dual-fluorescence Temperature sensor Concentrations of fluorophore 
光子学报
2015, 44(4): 0406003
作者单位
摘要
暨南大学 光电工程系 光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室, 广州 510632
为了满足表面等离子体传感器高灵敏度、高线性以及较大测量范围的需求, 提出侧边抛磨光纤耦合的三角形纳米金柱阵列等离子体共振传感模型.用有限元法仿真得出侧边抛磨光纤倏逝场激发出三角形纳米金柱的三种等离子体共振模式, 分别为传输等离子体、三角形纳米金柱的本征等离子体和柱间等离子体, 在传感器透射谱中呈现三个共振波谷.本征等离子体和柱间等离子体均属于局域等离子体, 所对应的共振波谷对外界环境折射率的灵敏度较低但具有很高的线性度.传输等离子体对应的波谷随折射率变化灵敏度很高且呈非线性关系, 优化后三角形金柱阵列设计中, 当折射率为1.38~1.42RIU时, 灵敏度高达12 882 nm/RIU.该传感结构集成了侧边抛磨光纤的强倏逝场, 具有传输等离子体的高灵敏度、局域等离子体的高线性度和大测量动态范围等优点, 有重要的研究意义和实用价值.
表面等离子体共振 侧边抛磨光纤 有限元法 三角形纳米金柱阵列 灵敏度 线性度 大测量动态范围 Surface plamon resonance Side-polished fiber Finite element method Triangular gold nano-rod array Sensitivity Dynamic measurement range 
光子学报
2015, 44(4): 0406004
作者单位
摘要
燕山大学 信息科学与工程学院 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
研制了一种基于单模光纤与多模光纤级联结构的马赫-曾德尔干涉型压力传感器, 它通过将一段单模光纤夹熔在两段多模光纤之间制成.利用纤芯的不匹配所激发的单模光纤中纤芯模和包层模之间的干涉, 使外界压力的变化直接作用于单模光纤内部光场, 获得较高灵敏度.当传感器总长度为39 mm时, 可获得较为理想的传输谱线.压力传感实验表明: 随着压力的增大, 传输光谱向长波方向漂移, 在2~16N的压力范围内, 传感器的压力灵敏度为554.830 pm/N, 线性度为0.984, 具有结构简单、易于制造、成本较低、灵敏度高等优点, 可用于不同领域的压力传感.
单模光纤 多模光纤 马赫-曾德尔干涉仪 级联型 压力 Single mode fiber Multimode fiber Mach-Zehnder interferometer Cascading Pressure 
光子学报
2015, 44(4): 0406005
作者单位
摘要
浙江工商大学 信息与电子工程学院, 杭州 310018
研究了一种基于聚合物太赫兹光纤的太赫兹光纤布喇格光栅.通过二氧化碳激光器或紫外激光器点对点加工聚合物太赫兹光纤, 实现聚合物太赫兹光纤直径的周期性调制, 从而实现太赫兹光纤布喇格光栅的周期性折射率调制.基于有限元方法和光纤布喇格光栅相关理论, 考虑反射峰波长、反射率、带宽、光纤长度、光纤直径和光纤直径形状变化程度等因素,研究了太赫兹光纤布喇格光栅的特性.理论模拟表明, 反射峰波长和光栅周期存在与传统光学波段光纤布喇格光栅不同的非线性关系.
太赫兹 光纤布喇格光栅 有限元方法 聚合物 太赫兹光纤 太赫兹波导 二氧化碳激光器 Terahertz Fiber Bragg grating Finite element method Polymer THz fiber THz waveguide Carbon dioxide laser 
光子学报
2015, 44(4): 0406006
作者单位
摘要
南阳师范学院 物理与电子工程学院,河南 南阳 473061
为了克服双随机相位编码系统的局限性, 提出基于光学衍射成像原理的图像加密方法.该方法在光学衍射加密系统中加入可变光阑, 形成透光面积不同的振幅板, 对明文进行加密, 得出多个密文.解密时, 通过相位恢复算法, 从多幅衍射强度图像中恢复原始明文.仿真表明, 由于只需要记录光波的衍射强度, 在密文记录过程无需使用干涉装置, 通过可变光阑可以方便地调节振幅板的透光面积, 无需改变光学结构或者移动光学器件, 因此, 大大降低了加密过程实施的难度.
信息光学 图像加密 光衍射 可变光阑 相位恢复算法 振幅调制 衍射强度 Information optics Image encryption Optical diffraction Iris-diaphragm Phase retrieval algorithm Amplitude modulation Diffraction patterns 
光子学报
2015, 44(4): 0407001
程志远 1,2,*罗秀娟 1马彩文 1张羽 1,2[ ... ]朱香平 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
为解决激光相干场成像系统探测器噪声相对总噪声的定量化占比估计问题, 分析探测器噪声是否为主要噪声源, 提出一种探测器噪声占比权重定量化分析计算方法.基于光电子统计方法得到系统信噪比方程, 并引入信噪比中间参数估计方程, 建立了探测器噪声相对总噪声的占比权重定量化计算模型.结合理论分析与实验测量进行验证, 结果表明: 针对构建的相干场成像实验系统, 探测器噪声占比权重达52%, 进一步分析可知实验在大气相对宁静的夜晚进行, 系统受背景光噪声和湍流噪声影响小, 探测器噪声是主要噪声源.所提方法可有效估算探测器噪声占比权重, 具有便捷、高效的特点, 可用于实际相干场成像系统探测器噪声定量化评估测量分析.
激光束相干 噪声分析 实验和分析研究 探测器 噪声计算 信噪比 Laser beams-coherent Noise analysis Experimental and analytical studies Detector Noise calculations SNR 
光子学报
2015, 44(4): 0407002
作者单位
摘要
1 装甲兵工程学院 控制工程系, 北京 100072
2 装甲兵工程学院 信息工程系, 北京 100072
为实现对运动目标实时指示激光束的非机械电控制, 建立了基于光学相控阵的目标指示系统.首先, 根据光学相控阵原理和空间光调制特性, 对预设指示图添加共轭对称项, 利用快速傅里叶变换计算全息法生成的全息图进行制表.其次, 在图像传感器采集视频下, 运用基于核函数密度估计的改进Mean-shift目标跟踪算法, 获取多目标位置信息, 查表并载入全息信息, 完成全息图的实时更新.最后, 利用空间光滤波特性, 设计光电再现环节, 消去冗余项并完成全息再现过程.实验发现: 对8bit灰度全息图, 系统每秒的指示速度均在60帧以上, 各部件效能达到最大化.满足了目标指示系统稳定性、实时性、准确性等要求, 理论算法和实验结果也验证了该系统的有效性.
激光束 光学相控阵 空间光调制 快速傅里叶变换 查表 空间光滤波 Laser beam Optical phased array Spatial light modulation Fast Fourier transform Mean-shift Mean-shift Table look-up Spatial light filtering 
光子学报
2015, 44(4): 0409001
作者单位
摘要
河南大学 物理与电子学院 河南省光电信息材料与器件重点学科开放实验室, 河南 开封 475004
通过原位合成法以聚乙烯醇辅助合成了6.5 nm、10 nm和15 nm的PbSe量子点, 研究了掺杂PbSe量子点的光致聚合物的全息特性.将三种尺寸的PbSe量子点按不同浓度分别掺入光致聚合物中, 制成无机-有机复合型光致聚合物膜, 并对其全息性能进行研究.复合聚合物膜的UV-Vis吸收光谱表明掺入的PbSe量子点并未与聚合物中的有机组分发生化学反应.采用氩氪离子激光器输出的647 nm红光研究了复合聚合物膜的透过率和全息记录光栅的布喇格偏移与衍射效率.透过率曲线表明PbSe量子点在复合聚合物膜中分散良好, 膜表面均匀.由于PbSe量子点在聚合物链中起支撑作用, 复合聚合物膜在全息记录过程中不易发生形变, 从而增加了聚合物膜的抗缩皱能力.衍射效率曲线表明掺入PbSe量子点的复合聚合物膜的衍射效率比未掺杂的有所提高.此外, 体系存在一个最优值, 当掺入平均粒径为10 nm且浓度为3.6×10-6 mol/L的PbSe量子点时, 样品的透过率达到84%, 衍射效率从67.2%提升到89.7%, 缩皱率降低到0.8%, 极大提高了材料的全息性能.
全息存储 光致聚合物材料 实验法 衍射效率 Holographic storage Photopolymer materials Experimental methods PbSe PbSe Diffraction efficiency 
光子学报
2015, 44(4): 0409002
李佳 1,2,*秦翰林 1延翔 1周慧鑫 1[ ... ]刘上乾 1
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
2 空军工程大学 理学院, 西安 710051
针对现有非均匀性校正方法中校正结果收敛速度慢、图像退化、存在“鬼影”现象等问题, 提出一种空域三边滤波与时域梯度加权均值滤波相结合的红外序列图像非均匀性校正方法.该方法首先利用三边滤波将图像分解为基本分量与细节分量; 然后对分离出的细节分量序列图像的时域曲线进行梯度加权均值滤波, 从而分离出细节分量中非均匀性和场景细节; 最后用原图减去非均匀性, 得到校正结果.实验结果表明, 该方法能有效地抑制“鬼影”并改善图像退化现象, 校正结果无论主观视觉还是客观评价指标均明显优于时域高通与神经网络校正方法.
红外焦平面阵列 非均匀性校正 三边滤波 时域曲线 鬼影 Infrared focal plane array Non-uniformity Correction Trilateral filter Temporal curve Ghosting 
光子学报
2015, 44(4): 0410001
作者单位
摘要
1 湖南科技学院, 湖南 永州 425100
2 汉寿县人民医院, 湖南 常德 425900
为延长稀有气体卤化物准分子激光器工作气体使用寿命, 在原有供气设备基础上增加了工作气体实时补给技术.该技术采用FPGA控制系统将逐步提高放电电压、补充卤素气体和更换部分混合气体等操作有效组合起来.随着激光脉冲能量的下降, 逐步提高放电电压; 当放电电压达到最大值时, 开始补充卤素气体, 并恢复放电电压; 当补充卤素气体效果不明显时, 更换部分混合工作气体.将该技术应用于医用型ArF准分子激光器中进行实验研究, 结果表明: 在没有使用工作气体实时补给技术的情况下, 激光器累计工作14.38 h后, 输出单脉冲激光能量下降了17.2%;采用工作气体实时补给技术后, 激光器输出能量下降速率明显降低, 累计工作14.38 h, 其单脉冲能量下降率能控制在3%范围内.因此, 采用该技术可延长激光器工作气体的使用寿命、提高输出激光能量稳定性、减少停机次数并降低运行成本.
激光技术 自动控制技术 实时补给 卤化物准分子激光器 工作气体 能量稳定性 控制系统 Laser technology Automatic control technology Real-time supply Halide excimer lasers Working gas Energy stability Control system 
光子学报
2015, 44(4): 0414001
作者单位
摘要
1 江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 连云港师范高等专科学校 物理电子系, 江苏 连云港 222006
采用有限元分析法对飞秒激光冲击AZ31B镁合金进行数值模拟, 研究了激光冲击处理对镁合金变形过程的影响, 分析了单脉冲激光冲击下材料内部的位移、动能、应力和应变的分布情况, 得到了材料的瞬态速度和应变率变化过程.仿真结果表明, 单脉冲飞秒激光冲击镁合金产生的塑性变形, 可在材料表面形成微米级凹坑, 中心点处最大位移为34 μm, 最大变形速度390 m/s; 在冲击初期, 材料表面的应力和应变主要分布在冲击区域中心节点和边缘附近, 并且得到镁合金的最大应力和最大应变率分别为955 MPa和1.8×106 s-1.研究结果能够为深入分析飞秒激光与镁合金作用时材料变形参量的变化规律提供数值理论依据.
激光技术 飞秒激光 有限元分析 镁合金 特征量 板材成形 Laser technique Femtosecond laser Finite element method Magnesium alloy Characteristics Sheet forming 
光子学报
2015, 44(4): 0414002
作者单位
摘要
中航工业西安飞行自动控制研究所, 西安 710065
为了判定被测激光的模式特征, 基于激光的频率特性, 提出了一种测量激光陀螺谐振腔横模特征的方法.利用F-P扫描干涉仪, 可以实时在线测量激光模式分布特性, 该方法以已知F-P扫描干涉仪的频率间隔和扫频速度为比例尺, 将难以测量的横模频率间隔转化为易于测量的时间间隔, 通过测量从扫描干涉仪给出的谱图, 计算出不同横模的频率间隔与纵模间隔的比例系数, 并与该陀螺的理论比例系数进行比较, 从而实现对激光陀螺谐振腔横模特征的精确判定.通过对某型环形激光谐振腔的测量实验, 得到了该陀螺模式特征随着工作电流大小变化的规律: 随着放电电流的增加, 激光陀螺腔内所振荡的横模由单一的基模逐渐转变为基模和高阶模的混合模,并准确地判定出该谐振腔横模特征, 其测量结果与理论结果误差小于2%.利用该方法横模频率间隔测量准确度可达1 MHz, 重复性可达0.4 MHz.
激光光学 激光陀螺 扫描干涉仪 激光模式 频率间隔 扫频速度 时间间隔 Laser optics Laser gyro Scanning interferometer Laser mode Frequency spacing swept rate Time spacing 
光子学报
2015, 44(4): 0414003
赵会娟 1,2,*贾梦宇 1王微雅 1曲芃芃 3[ ... ]高峰 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室, 天津 300072
3 天津中心妇产医院妇瘤科, 天津 300102
为了提高宫颈癌的早期筛查效率以合理分配医疗资源, 研制了基于光电联合检测的宫颈癌早期筛查系统.系统顶端放置的光电极手持探头采用电脉冲、红光、绿光及近红外光交替分时刺激宫颈组织, 通过光电激励和测量,计算得到组织的光电学特征参数——电压衰减常数和相对反射率, 用组织分类算法实现了宫颈癌变的判别.将313例临床检验数据与组织病理检验金标准比对, 建立了光电激励下组织响应临床数据库.组织分类结果表明, 光电联合检测方法比单独光或电的检测在灵敏度、特异性和总符合率上有较大的提高, 与组织病理检验结果的对比表明本文所研发系统总符合率达85.1%, 对早期宫颈癌的筛查尤其是落后地区宫颈癌的筛查具有重要意义.
宫颈癌筛查 光电联合检测 电压衰减常数 相对反射率 Cervical screening Opto-electrical joint detection Voltage attenuation constant Relative reflectance 
光子学报
2015, 44(4): 0417001
作者单位
摘要
西安理工大学 应用物理系, 西安 710048
为了解读植物种子萌发过程中超弱光子辐射信息的生物学意义, 采用呼吸抑制剂NaN3处理萌发玉米种子, 跟踪测量和分析了玉米种子萌发过程中超弱光子辐射中自发光子辐射和外界光诱导的延迟光子辐射的变化规律, 同时研究了萌发玉米种子鲜质量的变化.结果发现, NaN3同步抑制了萌发玉米自发光子辐射和鲜质量的增长, 造成萌发玉米延迟光子辐射的初始光子数和延迟光子辐射积分强度大幅度降低, 相干时间减小.机理分析表明, NaN3对呼吸代谢电子传递链的抑制造成的自由基反应减弱是萌发玉米自发光子辐射减小的原因, 自发光子辐射强度可以作为玉米萌发状态的信号, 延迟光子辐射动力学参数的大小可以表征萌发玉米呼吸代谢的强弱, 相干时间是种子细胞组织序性的量度, 通过对萌发种子超弱光子辐射的采集和分析可以实现对萌发种子细胞代谢和功能状态变化的灵敏和无损检测.
超弱光子辐射 种子萌发 呼吸抑制剂 细胞代谢 无损检测 玉米 Ultra-weak photon emission Seed germination Respiratory inhibitor Cell metabolism non-destructive testing Corn 
光子学报
2015, 44(4): 0417002
作者单位
摘要
1 常州工学院 光电工程学院, 江苏 常州 213002
2 常州现代光电技术研究院, 江苏 常州 213002
3 常州市光电子材料与器件重点实验室, 江苏 常州 213002
研究了视网膜照度、节律效应和蓝光危害随年龄的变化规律.采用光谱仪测量了4款常见发光二极管背光显示器显示白色和蓝色时的归一化光谱分布, 然后结合不同年龄人眼的晶状体透射谱, 计算了视网膜照度因子、节律因子和蓝光危害能效因子, 得到三者与年龄的变化规律.研究表明: 对于同一发光二极管背光显示器, 视网膜照度因子、节律因子和蓝光危害能效因子均随年龄的增加而显著减小; 同一人眼的视网膜照度因子随显示器类型的变化较小; 对于年轻人, 不同类型显示器的蓝光危害能效因子和节律因子差异明显, 特别是显示蓝色时, 但是, 对于老年人, 不同类型显示器的蓝光危害能效因子和节律因子差异较小.
光生物效应 节律效应 蓝光危害 发光二极管 显示器 晶状体透射谱 年龄 Biological effects Circadian effect Blue light hazard light emitting diode Display Lens spectrum Age 
光子学报
2015, 44(4): 0417003
作者单位
摘要
宁波大学 理学院 微电子科学与工程系, 浙江 宁波 315211
采用改进的一步还原法合成了多种海胆状金纳米粒子, 并对它们的表面增强喇曼散射特性与其表面形貌的关系进行了实验研究.实验表明, 合成的海胆状金纳米粒子的直径及表面的尖刺大小可以通过改变加入到氯金酸溶液中的硝酸银的量来调节.当加入到氯金酸溶液中的硝酸银为1μL时, 合成的海胆状金纳米粒子的直径最小而尖刺最长.同时测量的紫外-可见-近红外吸收光谱表明, 海胆状金纳米粒子的局域表面等离子体共振带会随着加入到氯金酸溶液中的硝酸银量的增加而变宽.此外, 通过喇曼标记分子对巯基苯甲酸(4MBA)的喇曼光谱测量发现, 较小直径和较长尖刺的海胆状金纳米粒子具有更强的表面增强喇曼散射活性.
表面增强喇曼散射 局域表面等离子体 海胆状金纳米粒子 还原法 Surface enhanced Raman scattering Localized surface plasmon resonance Sea urchin-like gold nanoparticles reduction method 
光子学报
2015, 44(4): 0419001
作者单位
摘要
安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 合肥 230039
利用辛积分和高阶交错差分方法建立了求解含时薛定谔方程的高阶辛算法(SFDTD(4,4)).对空间部分的二阶导数采用四阶准确度的差分格式离散得到随时间演化的多维系统再引入四阶辛积分格式离散; 探讨了SFDTD(4,4)法的稳定性, 获得了含时薛定谔方程的一维以及多维的稳定性条件, 并得到在含势能情况下该稳定性条件的具体表达式; 借助复坐标沿伸概念, 实现了SFDTD(4,4)法在量子器件模拟中的完全匹配层吸收边界条件.结合一维量子阱和金属场效应管传输的仿真, 结果表明较传统的时域有限差分算法, SFDTD(4,4)有着更好的计算准确度, 适用于长时间仿真.算法及相关结果可为实际量子器件的设计提供必要的参考.
辛积分 薛定谔方程 高阶辛算法 稳定性条件 量子器件 Symplectic integrators Schrdinger equation High-order symplectic finite-difference time-domai Stability condition Quantum devices 
光子学报
2015, 44(4): 0419002
作者单位
摘要
湖北工程学院 物理与电子信息工程学院, 湖北 孝感 432000
理论计算了带有极化子效应的ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率.在有效质量近似下, 采用无限深势阱模型, 导出了带有极化子效应的柱型量子点的三阶非线性光学极化率的解析表达式, 解三维薛定谔方程得到电子的本征能量和波函数.分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率的影响.结果表明, 当量子点尺寸一定时, 带有极化子效应的χ(3)DFWM比没有极化子时的三阶极化率提高了近3个数量级, 并且电子-LO声子的影响比电子-IO声子的影响大得多; 当固定核壳量子点的阱宽而内外半径发生变化时, χ(3)DFWM的峰值随之变化, 而且极化子效应影响的大小也随之发生变化.
非线性光学 核壳量子点 三阶极化率 极化子效应 简并四波混频 Nonlinear optics Core-shell quantum dot Third-order optical susceptibilities Polaron effect Degenerate four-wave mixing 
光子学报
2015, 44(4): 0419003
作者单位
摘要
1 信息工程大学 地理空间信息学院, 郑州 450052
2 地理信息工程国家重点实验室, 西安 710054
3 西安测绘研究所, 西安 710054
4 61363部队, 西安 710054
5 南京尖兵遥感信息技术有限公司, 南京 210005
针对内视场光学分割型相机, 利用子影像同名像点虚拟影像坐标相等这一约束条件,提出一种高准确度子影像几何拼接方法.首先在分析各CCD几何安置误差的基础上,设计拼接关系并给出拼接参量计算方法;其次结合SIFT等高准确度影像匹配算子对拼接模型进行优化选择,给出子影像拼接流程;最后采用附加参量自检校技术进行畸变参量再精化处理.利用所提方法对一款自行设计的数字大面阵复合相机进行几何拼接试验, 结果表明该方法能够有效解决高准确度子影像几何拼接、高量测性能大幅面虚拟影像生成问题, 拼接后影像内符准确度可达子像元级, 满足航测作业对数字航摄相机测图准确度和摄影效率的应用要求.
数字航摄相机 光学分割器 视场 子影像 拼接 几何量测性能 虚拟影像 中心投影 Digital airborne camera Optical splitter Field of View (FOV) Sub-image Stitching Geometry metric performance Virtual image Perspective projection 
光子学报
2015, 44(4): 0422001
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 同济大学, 上海 200083
为了实现大口径凸非球面的高准确度检测, 提出了凸非球面背向零位补偿检验方法.该方法在非球面背面引入辅助球面并在光路中加入球面补偿透镜来达到零位补偿检验.辅助球面既可以使凸非球面等效为凹非球面, 还可以补偿部分非球面法线像差.依据三级像差理论, 对辅助球面曲率半径及补偿透镜结构参量进行初始结构求解, 并编写了求解初始结构软件, 再利用光学设计软件对初始结构进行优化, 优化结果满足设计要求, 使凸非球面背向零位补偿检验理论化.在实际应用中, 以Φ120 mm凸非球面为例设计了凸非球面背向零位补偿检测系统, 检测系统设计的剩余波像差PV为0.024λ、RMS为0.007λ.利用此检测方法加工完成后的凸非球面的面形准确度优于λ/40.
几何光学 辅助面补偿 零位补偿 凸非球面检测 Geometric optics Auxiliary surface compensation Null compensation Convexasphere testing 
光子学报
2015, 44(4): 0422002
作者单位
摘要
中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 合肥 230031
针对大口径宽视场光学遥感器的相对辐射校正要求, 研究大口径积分球参考光源输出的均匀性.利用空腔辐射传输理论, 从发光单元辐出度分布及安装位置角度分析了积分球参考光源的均匀性, 分别在积分球出光口中心法线±30°~±36.8°、±30°~±45°位置安装点光源(卤钨灯)、近郎伯型面光源(LEDs)并进行优化设计.研制了直径为3 m, 开口直径为1 m的基于LEDs和卤钨灯的积分球参考光源, 并检测了参考光源的均匀性。检测结果表明, 积分球出光口Φ890 mm内的面均匀性、±60°以内的角度均匀性均优于99%, 与分析结果一致.
积分球 辐射校正 遥感器 辐出度 均匀性 Integrating spheres Radiometric calibration Remote sensor Radiant emittance Uniformity 
光子学报
2015, 44(4): 0422003
作者单位
摘要
1 重庆工商大学 设计艺术学院, 重庆 400067
2 重庆工商大学 计算机科学与信息工程学院, 重庆 400067
利用LED照度公式推导方形LED阵列的光斑半径和发散角公式, 建立了研究方形LED阵列光斑发散特性的数值计算方法.通过拟合得到方形LED阵列的光斑半径和发散角随目标距离、m值及阵列边长变化的幂函数公式.结果表明, 幂函数拟合方法与数值计算结果吻合, 平均相对误差小于1%.该方法弥补了数值计算方法不能对方形LED阵列光斑发散特性解析研究的缺陷.
发光二极管 方形阵列 发散特性 拟合方法 幂函数 LED Square array Divergence characteristics Fitting method Power function 
光子学报
2015, 44(4): 0422004
范程程 1,*程翔 1颜黄苹 1史晓凤 2[ ... ]陈朝 1,3
作者单位
摘要
1 厦门大学 物理与机电工程学院, 福建 厦门 361005
2 阜阳师范学院 计算机与信息工程学院, 安徽 阜阳 236037
3 厦门大学 能源研究院, 福建 厦门 361005
通过仿真优化探测器的结构参数和性能, 设计了基于0.25 μm标准BCD (Biplor,CMOS and DMOS)工艺的大面积多叉指状PIN光电探测器.选择已优化的大面积光电探测器用于和跨阻放大器以及后端放大器单片集成, 采用0.25 μm BCD工艺实现了一个用于650 nm塑料光纤通信的单片集成光接收芯片.结果表明: 多叉指状PIN光电探测器对650 nm入射光的响应度提高至0.260 A/W, 其结电容降低至4.39 pF.对于650 nm的入射光, 在速率250 Mb/s、误码率小于10-9的条件下, 光接收芯片的灵敏度为-23.3 dBm, 并得到清晰的眼图.该光电探测器可用于宽带接入网中的高速塑料光纤通信系统的光接收芯片中.
塑料光纤通信 光接收芯片 多叉指PIN 光电探测器 BCD工艺 Plastic optical fiber communication Optical receiver Multi-finger PIN Photodetector BCD process 
光子学报
2015, 44(4): 0423001
作者单位
摘要
深圳大学 电子科学与技术学院 深圳市微纳光子信息技术重点实验室 太赫兹技术研究中心,广东 深圳 518060
提出了一种基于圆环杆与平板连杆的二维正方晶格光子晶体结构, 讨论了绝对禁带的计算过程和各参数对绝对禁带宽度的影响.通过平面波展开法结合逐次逼近方法发现其最大绝对禁带相对值达到19.026%, 比采用圆柱杆和平板连杆结构的二维正方晶格光子晶体以及采用圆环杆但无连杆的二维正方晶格光子晶体的最大绝对禁带相对值分别提高10.181%和712.035 9%; 圆环杆的外径、圆环的相对厚度以及连杆的宽度都存在一个最佳值, 且连杆宽度对绝对禁带相对值的影响比较敏感.
光子晶体 光子禁带材料 集成光学材料 Photonic crystal Photonic bandgap materials Integrated optics materials 
光子学报
2015, 44(4): 0423002
作者单位
摘要
国防科学技术大学 理学院 工程物理研究所, 长沙 410073
以飞秒激光器为光源, 搭建记录测量聚焦光斑的光学实验系统, 研究飞秒径向偏振光紧聚焦特性.数值模拟表明当物镜数值孔径为0.9, 波长为750 nm时, 线偏振光和径向偏振光焦斑的最小半高全宽分别是1.3 μm和1.0 μm.实验中, 使用全息干板作为记录介质, 记录和测量微小的聚焦光斑, 并通过精密电动平移台实现几十纳米量级步长的移动, 获得精确焦平面处的聚焦光斑.测量结果表明, 线偏振光和径向偏振光焦斑的最小半高全宽分别是4.6 μm和2.9 μm.在高数值孔径聚焦条件下, 径向偏振光可以获得比线偏振光更细锐的聚焦光斑.
径向偏振光 紧聚焦 实验研究 高数值孔径 Radially polarized light Tight focus Experimental research High numerical aperture 
光子学报
2015, 44(4): 0426001
作者单位
摘要
国防科学技术大学 理学院, 长沙 410073
建立聚焦数值模型, 分析少周期径向偏振光聚焦光场的强度以及电场矢量方向周期性变化规律, 对比无啁啾少周期径向偏振光脉冲及连续光束聚焦光场的时空电矢量及强度分布.结果表明, 光强从聚焦光斑中心处向四周迅速减小且振动方向周期性变化; 在相同能量下, 相比于连续光, 脉冲光的聚焦光斑更小, 峰值功率更强; 通过控制光程, 无啁啾少周期径向偏振光束聚焦场的前向电场强于后向电场, 适合于激光电子直接加速.该结果对指导利用少周期径向偏振光进行激光电子直接加速的方案设计及超快显微成像和超快探测具有参考意义.
径向偏振光 少周期 飞秒脉冲 聚焦场 电场 Radially polarized light Few-cycle Femtosecond pulse Focusing fields Electric vector 
光子学报
2015, 44(4): 0426002
作者单位
摘要
1 燕山大学 理学院,河北 秦皇岛 066004
2 西南交通大学峨眉校区 基础课部,四川 峨眉 614202
为实现单轴晶体微粒的高精度、可操控旋转,利用偏振光与单轴晶体微粒的相互作用来实现光致旋转.基于晶体波动光学理论,考虑影响单轴晶体微粒旋转角速度的主要因素(晶体微粒的厚度和半径、单轴晶体光轴与晶面的夹角、光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率等),推导出正晶体和负晶体微粒旋转角速度的一般公式.并就各种影响因素分别对正、负晶体中具有代表性的CaCO3和SiO2晶体微粒进行了模拟分析,所得到的晶体微粒旋转频率与激光功率成正比,与现有文献的实验结果一致,证明了该理论模型的合理性.依据理论分析结果,选用半径和厚度均为1~3 μm的CaCO3晶体微粒作为机械转子,对单轴晶体微粒光致旋转应用于微机械转子进行优化设计,提高了微机械转子的旋转频率.研究结果为晶体转子的选材和光驱动微机械马达的设计提供了更加精确合理的理论支持.
激光物理 光镊 偏振光 光致旋转 单轴晶体 Laser physics Ptical tweezersl Olarized light Optical induced rotation Uniaxial crysta 
光子学报
2015, 44(4): 0426003
庞辉 1,2,*杜春雷 3邱琪 2邓启凌 1[ ... ]尹韶云 3
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 电子科技大学 光电学院, 成都 610064
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 401122
针对现有基于微球的超分辨成像系统中液体浸没方式的不稳定性和繁琐性, 提出采用介质层来替代液体层, 制成含有单层密排微球的薄膜.研究折射率较低的二氧化硅微球和折射率较高的钛酸钡微球浸没在三种不同液体中时的成像特性, 设计并制备了一种由单层密排的钛酸钡微球和聚二甲基硅氧烷(PDMS)软膜构成的薄膜, 并开展了相应的超分辨成像实验.结果表明: 当液体折射率在1.33~1.548之间时, 二氧化硅微球只有在半浸没时才能分辨出小于衍射极限的样品特征, 而钛酸钡微球则需要全浸没才能实现超分辨成像.在600 nm中心波长的照明下, 利用该薄膜可以清晰地分辨出周期为278 nm, 占空比为1: 1的硅结构光栅.
微球 超分辨 薄膜 显微镜 光学设计 Microsphere Super resolution Thin film Microscope Optical design 
光子学报
2015, 44(4): 0426004
作者单位
摘要
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津微纳制造工程技术中心, 天津 300072
在研究光楔衍射法产生单涡旋的基础上, 基于长条形光楔阵列, 提出了利用光束阵列衍射产生涡旋阵列的方法.该方法要求光束阵列在平行于光楔边缘方向上的光束间距等于光束直径的整数倍.利用超精密机床采用一体化加工法加工了光楔阵列元件, 验证了该方法的可行性.利用空间光调制器快速灵活调整光束阵列的优点, 搭建了借助空间光调制器加载达曼光栅衍射产生所需光束阵列的实验光学系统.针对光束阵列与光楔阵列的匹配问题, 研究了达曼光栅掩模图基本单元对光束阵列的调控, 获得了可调结构的光束阵列.实验产生了拓扑荷一致的光学涡旋阵列, 与仿真结果相一致, 证明所提方法的有效性.
物理光学 光学涡旋 光楔衍射法 光楔阵列 光束阵列 空间光调制器 达曼光栅 Physical optics Optical vortex Wedge diffraction Wedge array Beam array Spatial light modulator Dammam grating 
光子学报
2015, 44(4): 0426005
作者单位
摘要
桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院 广西高校光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
运用太赫兹时域光谱技术对8种转基因棉花种子进行了探测研究.测量了转基因棉花种子在0.3~1.5 THz频率范围的特征吸收谱, 基于光谱分析, 对比了8种转基因棉花种子吸收光谱的异同, 并采用主成分分析法对其做了定性分析, 得到了光谱分析的相关数据.提取了三种主成分因子, 前三种主成分的累计方差贡献率达到了71.537%, 从主成分得分图中可以明显区分不同类别的转基因棉花种子.太赫兹时域光谱技术能够实现对转基因棉花种子的无损检测, 在农业选种、农业安全等领域将有广阔的应用价值.
光谱学 太赫兹时域光谱 转基因 吸光度 主成分分析 无损检测 Spectroscopy Terahertz time domain spectroscopy Transgenic Absorbance Principal component analysis Non-destructive testing 
光子学报
2015, 44(4): 0430001
作者单位
摘要
1 北京雪迪龙科技股份有限公司, 北京 102206
2 北京航天控制仪器研究所, 北京 100854
为提升傅里叶变换红外光谱仪的整体性能, 基于立体角镜与平面镜组合的光学结构, 设计了一种柔性支撑机构的摆动型动镜机构.建立和分析该机构控制模型, 设计了相适应的反馈控制算法.结果表明: 该结构具有无摩擦、抗震性好等优点;光学结构能够很好地补偿动镜摆动造成的倾斜与横移误差, 保证仪器的重复性与稳定性; 通过对控制算法参量的调整, 动镜机构的扫描准确度优于98.4%.在4 cm-1的光谱分辨率条件下, 使用该动镜机构所测得的红外光谱信噪比优于80000: 1, 能够满足高准确度定量分析的要求.
傅里叶变换红外光谱仪 动镜 柔性机构 Fourier Transform Infrared Spectrometer Moving mirror scanning system Swing mechanism PID PID 
光子学报
2015, 44(4): 0430002