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 2016, 45(7)

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光子学报 第45卷 第7期

作者单位
摘要
1 西安邮电大学 通信与信息工程学院, 西安 710121
2 西北工业大学 电子信息学院, 西安 710072
3 西安电子科技大学 综合业务网国家重点实验室, 西安710071
为了研究近地面大气湍流对自由空间量子通信的影响, 基于近地面大气湍流的Tunick模型, 得到湍流气象参数与量子信道纠缠度之间的关系, 针对量子退极化信道和幅值阻尼信道, 建立湍流气象参数与信道容量之间的方程, 分析湍流对量子信道利用率的影响, 并进行性能仿真.结果表明:当压强为100 kPa,风速为2 m/s, 温度为25℃, 相对湿度分别为0.2和0.6时, 量子信道的纠缠度分别为0.27和0.18, 退极化信道容量分别为0.951 6和0.946 5, 幅值阻尼信道容量分别为0.439 0和0.422 7, 量子信道利用率分别为0.42和0.37.量子通信信道的各种参数与近地面大气湍流的气象参数有紧密联系,根据近地面大气湍流的气象参数, 自适应调整量子通信系统的各项参数, 可以提高量子通信的可靠性.
量子通信 大气湍流 纠缠度 信道容量 利用率 Quantum communications Atmospheric turbulence Entanglement of the quantum channel Capacity of quantum channel Utilization of quantum channel 
光子学报
2016, 45(7): 070701001
周智荣 1,2,*华灯鑫 1杨蓉 1闫庆 1[ ... ]宋跃辉 1
作者单位
摘要
1 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院, 西安 710048
2 中航电测仪器股份有限公司, 西安 710100
针对强背景光下, Mie散射激光雷达回波信号所含噪声的特点, 提出小波滤波消噪方法.该方法通过小波变换分离出背景光的直流部分, 并利用小波软阈值消除来自背景光的白噪声和探测系统的电噪声.为了验证该方法的有效性,提取并反演了Mie散射激光雷达系统实际探测得到的大气回波信号.反演结果显示有效探测距离从2.5 km提高到5 km, 表明该方法能够在白天背景下有效降低Mie散射激光雷达回波信号中的电噪声和背景光的噪声污染.
Mie散射激光雷达 小波变换 去噪 强背景光 软阈值 Mie-scttering lidar Wavelet transforms De-noising Strong background light Soft threshold 
光子学报
2016, 45(7): 070701002
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 a.机电工程学院
2 西安电子科技大学 b. 微电子学院, 西安 710071
在模拟的空间环境试验中测试了锰钴镍型红外探测器的电阻值和低频噪声参量.采用钴-60源分别在10 rad(si)/s和0.1 rad(si)/s的剂量率下对两组样品累积辐照到总剂量150 krad(si), 结果表明:在0.1rad(si)/s剂量率下探测器低频噪声退化量远大于10 rad(si)/s剂量率下的低频噪声退化量.对第三组样品先后施加了三种热应力, 即无偏热应力(40℃, 保持4h), 加偏热应力(偏置电压±15 V, 40℃, 保持600 h)和无偏热循环(-40℃到40℃, 温度变化率1℃/s, 峰值温度保持1 h, 20个循环), 结果表明:热应力试验中, 样品电阻值变化规律相对一致, 但低频噪声的退化趋势存在明显差异, 且失效探测器表现为低频噪声突然增大.分析表明, 无偏热应力与加偏热应力引起的低频噪声退化来源于电阻薄片内部的缺陷, 而热循环导致的低频噪声退化来源于连接Pt引线焊点接触处的潜在缺陷.研究发现噪声系数是锰钴镍型红外探测器低频噪声退化的敏感参量, 热应力与热循环则可以有效甄别该类器件噪声退化.
1/f噪声 可靠性 伽马辐照 热应力 红外探测器 1/f noise Reliability Gamma radiation Thermal stress Infrared detectors 
光子学报
2016, 45(7): 070704001
严韦 1,2,*任鑫 1,2刘建军 1,2封剑青 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台, 北京, 100012
2 中国科学院月球与深空探测重点实验室, 北京, 100012
针对嫦娥三号极紫外相机影像由于缺少控制点约束而无法沿用地球遥感影像几何定位方法的现状, 研究了极紫外相机的工作原理、涉及的坐标系统及其转换关系, 提出了一种基于星上遥测参数和严格坐标转换关系的几何定位方法, 进行了影像数据几何定位及定位精度分析.研究结果表明, 该方法能够解算影像拍摄时刻极紫外相机光轴在太阳磁层坐标系中的指向, 以及着陆器在该坐标系中的位置, 精确定位影像中地球质心的位置, 校正相机光轴指向在原始影像中对应的位置, 确保极紫外相机探测数据的科学应用价值, 实现嫦娥三号空间环境探测的科学目标.
嫦娥三号 极紫外相机 等离子体层 坐标转换 几何定位 影像校正 Chang’E-3 Extreme ultraviolet camera Earth’s plasmasphere Coordinate transformation Geometric positioning Image rectification 
光子学报
2016, 45(7): 070704002
作者单位
摘要
中国计量学院 光学与电子科技学院, 杭州 310018
利用严格傅里叶模式理论研究了不同基底折射率、入射角度、归一化周期、归一化沟槽深度对正弦型光栅微结构衍射效率的影响, 并分析了该光栅的衍射特性.基于标量衍射理论和等效介质理论, 分别计算了光栅周期远远大于和远远小于入射波长时, 正弦型光栅的衍射效率, 并与傅里叶模式理论的计算结果进行比较, 分析标量衍射理论和等效介质理论的有效性.结果表明:在垂直入射条件下, 当光栅基质材料折射率为1.5时, 标量衍射理论在光栅归一化周期大于5时, 能够准确计算光栅衍射效率, 误差小于3%; 当基底折射率增大到3.42时, 只有在光栅归一化周期大于10时, 标量衍射理论才有效, 误差小于5%; 当正弦型光栅透射光中只有0级衍射光传播时, 等效介质理论能够准确计算其透射率; 随着入射角度的增大, 标量衍射理论和等效介质理论的有效性都不同程度地降低.
衍射元件 亚波长器件 傅里叶模式方法 正弦型光栅 等效介质理论 标量衍射理论 Diffraction element Subwavelength component Fourier modal method Sinusoidal grating Effective medium theory Scalar diffraction theory 
光子学报
2016, 45(7): 070705001
作者单位
摘要
1 福州大学 物理与信息工程学院, 福州 350002
2 集美大学 理学院, 福建 厦门 361021
提出一种双层交错结构的驱动电极控制液晶分子偏转的可控液晶光栅.利用光刻和镀膜工艺在玻璃基板上制作掺铝氧化锌-二氧化硅-掺铝氧化锌双层交错结构的驱动电极, 采用液晶成盒工艺将制备好的驱动电极基板和公共电极基板组装成液晶盒.与传统单层控制电极相比, 双层交错电极实现了基板的无缝覆盖, 避免了各电极存在的空白区, 使得器件的控制区域变得完整与灵活.光学显微镜测试表明, 掺铝氧化锌第一电极和第二电极的宽度为275.8, 两者之间通过SiO2介质层隔离并相互交错覆盖在玻璃基板上.结合液晶光栅驱动电路, 可控液晶光栅能有效地控制遮光区与透光区的比值, 实现不同3D视差图片在同一套系统中的实时切换播放, 在多视点3D实时切换显示领域有一定的应用前景.
自由立体显示 视点可控 驱动电极 液晶光栅 狭缝光栅 光学仿真 Autostereoscopic display Viewpoint controllable Driving electrodes Liquid crystal grating Parallax barrier Optical simulation 
光子学报
2016, 45(7): 070705002
作者单位
摘要
浙江大学 光电科学与工程学院, 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
为了实现从室温到1000℃范围内的多点温度实时测量, 基于红蓝宝石光纤传感探头, 研制了一种连续快速温度测量的多通道光纤温度传感器.该系统结合了荧光测温和辐射测温原理, 可同时测量8个传感探头的温度随时间的变化信号.提出基于面积平衡计算的数字迭代算法用来计算荧光寿命.与快速傅里叶变换算法的仿真对比结果表明, 该算法计算速度快、抗噪声能力强、结果稳定性好、测量精度高.对系统进行长期的温度和稳定性实验, 结果表明该系统具有较高的稳定性和测量精度, 测温范围从室温到1000℃, 精度达±1℃.
光纤传感器 温度测量 红蓝宝石光纤 辐射测温 数字迭代算法 Fiber optic sensors Temperature measurement Sapphire-ruby fibers Radiation Digital iteration algorithm 
光子学报
2016, 45(7): 070706001
作者单位
摘要
1 重庆理工大学 光电信息学院, 重庆 400054
2 Department of Mechanical Engineering, Northwestern University, Evanston, IL 60208, USA
提出一种能实时识别外来撞击声发射信号的被动结构健康监测系统. 此系统使用基于半导体光放大器的光纤布喇格光栅传感系统监测高频动态应变, 动态应变引起的光栅反射谱波长移动转化为相位变化, 并被迈克尔逊干涉仪解调. 在迈克尔逊干涉解调仪中, 使用PID控制器补偿由温度和大的准静态应变引起的低频漂移. 对光程差和布喇格光栅光谱线宽等参量进行了分析和优化. 利用该解调系统成功地对金属板受到撞击时激发的声发射进行了感测, 可获取的动态应变信号频率高达197 kHz.
传感器 动态应变监测 半导体光放大器 光纤布喇格光栅 干涉仪 解调 Sensor Dynamic strain monitoring Semiconductor optical amplifier Fiber Bragg grating Interferometer Demodulation 
光子学报
2016, 45(7): 070706002
作者单位
摘要
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027
构建了一套高分辨率的可复用光纤光栅波长解调系统.采用波长调谐范围为1 546 nm至1 558 nm的紧凑型可调谐半导体激光器作为光源, 来提高系统的紧凑性、波长分辨率以及响应速度, 加入标准气室作为波长基准以提高系统的长期稳定性.使用多个电极电流共同调谐的办法, 实现了在12 nm范围内半导体激光器波长分辨率高达1 pm的准连续波长扫描.利用重心算法提高光纤光栅中心波长的解调精确度和稳定性,并对解调过程进行模拟.解调系统的波长分辨率优于1 pm, 精确度接近2 pm.整个光纤布拉格光栅温度传感系统在1 550 nm附近实现了0.1℃的温度分辨率.
光纤光学 光纤光栅传感系统 可调谐半导体激光器 重心算法 Fiber optics Fiber Bragg grating sensor system Tunable laser diode Centroid algorithm 
光子学报
2016, 45(7): 070706003
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 26555
为了克服传统调制相移法测量频率范围窄、测量准确度低的缺点, 提出一种基于调制相移法的单模光纤长度精确测量技术.利用一体化矢量网络分析仪的高速调制信号同步技术及高频信号相位差测量技术, 设计并研制了单模光纤长度测量装置.基于矢量网络分析仪自带的VBA插件编写了自动控制及数据处理软件, 给出了相位变化量自动处理方法.利用研制的装置分别测量了长度为2 km、40 km和150 km的单模光纤在不同工作波长点的长度值, 实验结果表明, 2 km的光纤长度测量值实验标准偏差优于0.2 mm, 150 km的光纤长度测量值实验标准偏差接近0.01 m.该装置可对1 310 nm、1 490 nm以及1 550 nm波长的光纤距离进行精确测量, 为光纤长度的高准确度测量提供了一种新的技术途径.
标准光纤 长度测量 调制相移 相位差 矢量网络分析 Single mode fiber Length measuring Modulation phase shift Phase difference Vector network analyzing 
光子学报
2016, 45(7): 070706004
作者单位
摘要
1 广东东软学院 计算机科学与技术系, 广东 佛山 528225
2 湖南农业大学 管理学院, 长沙 410000
采用火焰刷法对单模光纤进行加热拉锥, 形成具有微纳米量级纤芯半径的光波导结构, 并引入不同的绝热系数对低损耗锥形光纤进行优化, 使其满足绝热标准.设计出恒定锥角为2 mrad、波长为400 μm、纤维半径为4 μm具有最佳形状的低损耗锥形光纤.Matlab仿真结果表明, 23 mm长的低损耗锥形光纤传输透视率为99.7%, 63 mm长的低损耗锥形光纤抗辐射能力达到99.6%.由于功率被耦合到高阶模式, 其损失被充分抑制, 具有恒定锥角的锥形光纤可以实现不牺牲传输质量的光耦合传输.
光通信 最小波长 锥形光纤 实验研究 传输质量 Optical communication Minimum wavelength Tapered Optical Fiber(TOF) Experimental research Transmission quality 
光子学报
2016, 45(7): 070706005
作者单位
摘要
西安石油大学 理学院 光电油气测井与检测教育部重点实验室,西安 710065
通过化学腐蚀方法制作了一种基于光纤气泡级联马赫曾德干涉液体折射率传感器.在细芯光纤两端熔接切割端面被腐蚀的单模光纤,构成气泡-细芯光纤-气泡结构,该结构中两个气泡耦合光场,细芯光纤作为传感臂,构成光纤马赫曾德干涉仪.对该传感器的干涉谱能量随折射率的变化规律进行了研究,结果表明:干涉谱的能量与环境折射率之间存在较好的线性关系,同时波长变化对环境折射率变化不敏感; 当外界折射率变化范围在1.345~1.389时,传感器的灵敏度为-216.21dB/RIU.该传感器在生物化学领域有较好的应用前景.
气泡 马赫曾德干涉仪 折射率 腐蚀 细芯光纤 Air bubble Mach-Zehnder interferometer Refractive index Corrosion Thin core fiber 
光子学报
2016, 45(7): 070706006
作者单位
摘要
1 西安理工大学 机械与精密仪器工程学院, 西安 710048
2 佐治亚理工学院, 亚特兰大 30332, 美国
通过引入生物电理论, 完善了连续波雷达生命信号的理论模型; 采用提升小波变换和改进型阈值函数去噪技术对强噪声干扰的雷达生命信号进行去噪处理, 将166.67 mm波长雷达生命信号的信噪比由2.046 8优化到6.696 9, 均方误差由1.763 9优化到0.909 9; 8.57 mm波长雷达生命信号的信噪比由0.942 6优化到2.541 8, 均方误差由1.980 6优化到1.286 0.结果表明:本文建立的连续波雷达生命信号理论模型与实际情况相符, 采用的去噪方案适用于雷达生命检测系统不同波长的雷达波.
信号处理 理论模型 雷达生命信号 小波变换 去噪 阈值函数 信噪比 均方误差 Signal processing Theoretical model Radar life signal Wavelet transform De-noising Threshold function Signal to noise ratio Mean square error 
光子学报
2016, 45(7): 070707001
作者单位
摘要
1 西安交通大学 电子与信息工程学院 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
2 深圳市华星光电技术有限公司, 广东 深圳 518132
为改善液晶面板的Mura缺陷, 提出了一种灰度补偿校正Mura缺陷的方法.针对典型灰度级的亮度分布矩阵, 采用双线性插值最值滤波法进行图像滤波, 计算全屏目标亮度, 根据各像素点拟合出的亮度-灰度关系曲线, 得到各灰度级的补偿数据.实验结果表明, 经过Mura补偿, 55英寸的液晶模组上显示灰度图像的Mura条纹消失, Mura指数降低, 且补偿并未对屏幕总体亮度和对比度等造成明显改变.
液晶显示 亮度拟合 灰度补偿 双线性插值 Liquid crystal display Mura Mura Luminance fitting Grayscale compensation Bilinear interpolation 
光子学报
2016, 45(7): 070710001
作者单位
摘要
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 杭州310027
提出一种基于简化对焦模型的自动对焦窗口调整方法用于数码相机自动对焦过程.根据初始对焦窗口和初始像距计算初始对焦窗口边界的视场角, 镜头位置改变后, 再根据此视场角和新的像距计算新的对焦窗口边界, 进而调整对焦窗口, 实现景物跟随.实验结果表明, 该方法能够在物距未知的情况下近似地计算出目标的像高, 与固定对焦窗口相比, 能够避免背景信息的干扰, 使评价函数具有单峰性.且该方法计算过程与图像内容无关, 不受图像模糊程度的影响.
自动对焦 调整 基于窗口的图像处理 成像系统 图像评价 Autofocus Adjustment Window-based image processing Imaging systems Image evaluation 
光子学报
2016, 45(7): 070710002
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 中国科学院光谱成像技术重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100190
3 中国科学院光电研究院, 北京 100049
结合基于位置姿态测量系统的目标动态追踪补偿校正和非等间隔快速傅里叶变换谱提取, 提出一种机载遥感的高准确度校正方法.该方法通过位置姿态组合系统在承载平台稳定性较差的成像条件下进行实时姿态测量、主动校正、反馈补偿获取干涉图, 再对校正后的干涉图进行空间变换和非均匀性谱提取, 获得融合图像和目标光谱曲线.机载飞行实验表明:多谱段伪彩色融合图像效果良好, 光谱反演准确度与传统校正方法相比有大幅提升.基于该方法的位置组合测量系统具有良好的机载环境适应性, 可应用于稳定性较差的平台以及非干涉型原理的光谱成像探测系统, 为机载高光谱图像运动误差一体化处理平台的研究提供了一条新途径.
光谱仪 误差校正 动态追踪补偿 组合校正系统 控制 数据处理 成像技术 Spectrometer Error correction Dynamic tracking compensation Combination correction system Control Data processing Imaging techniques 
光子学报
2016, 45(7): 070710003
作者单位
摘要
中国科学院半导体研究所 光电系统实验室, 北京 100083
提出了一种小型非接触式三维指纹获取系统.该系统采用单个CCD相机作为图像传感器, 利用相机镜头结合双棱镜的成像装置在单帧CCD图像上获得立体图像对, 再基于立体视觉原理重建三维指纹.整个系统封装后尺寸为12 mm×12 mm×10 mm.基于该系统进行了指纹获取实验, 测量的均方根误差为0.022 mm.该系统操作简单且结构紧凑, 为三维指纹的获取提供了一种小型化方案.
指纹识别 获取系统 双目立体视觉 成像装置 小型化 Fingerprint identification Acquisition system Binocular stereo vision Imaging device Miniaturization 
光子学报
2016, 45(7): 070710004
作者单位
摘要
1 西安工业大学 陕西省薄膜与检测技术重点实验室, 西安 710021
2 中国兵器科学研究院宁波分院, 浙江 宁波 315103
基于菲索干涉的变频相移技术, 提出一种分步相移标定方法.生成n组t步相移干涉图,每步相移为π/2;将每步的n组干涉图分别与初始干涉图做相乘和傅里叶变换运算, 在此基础上构建每步相移的误差函数;通过求取误差函数极值点来实现对每步相移值的准确标定.结果表明, 该标定方法的标定准确度优于传统标定方法, 且标定准确度提高了2~3个数量级.该方法不仅避免了传统相移标定中存在的随机误差, 也彻底消除了累积误差.
干涉测量 变频相移 相移标定 菲索干涉 傅里叶变换 Interferometry Wavelength tuning phase-shifting Phase-shifting calibration Fizeau interferometry Fourier transform 
光子学报
2016, 45(7): 070712001
作者单位
摘要
1 中国计量学院 光学与电子科技学院, 杭州 310018
2 杭州彩谱科技有限公司, 杭州 310034
设计了一种基于实时双光路校准的分光测色仪结构, 在现有双光路设计中加入校准光源对主光路和辅助光路进行实时双光路校准.构建算法对由温度变化引起的传感器响应效率变化进行修正, 并设计实验在不同温度下对仪器采样稳定性进行评价.实验表明, 采用了实时双光路校正仪器的工作温度从10℃变化至30℃后, 测量数据稳定性标准偏差小于等于0.03, 最大偏差小于等于0.04, 相对于现有技术方案有显著改善.
颜色测量 反射光谱 双光路 分光测色仪 光学结构 算法优化 实时校正 Color measurement Reflection spectra Dual-optical path Spectrophotometer Optical structure Algorithm optimization Real-time correction 
光子学报
2016, 45(7): 070712002
作者单位
摘要
1 湖北工业大学 理学院, 武汉 430068
2 湖北工业大学 太阳能高效利用湖北省协同创新中心, 武汉 430068
对采用晶体棒端部辅热方法实现低温工作的Tm:YAG激光器, 建立了晶体棒热效应理论模型, 采用有限差分法对晶体棒温度场、应力场及光学畸变进行模拟计算.模拟结果表明:辅热设计可显著减小晶体最大应力, 减小应力损坏;端部辅热使得温度和应力分布复杂, 引起折射率分布多变, 但变化值小, 说明端部辅热对光线在晶体内的传播影响微小; 辅热区域结构紧凑, 且对激光器封装产生的影响较小.
激光技术 Tm:YAG激光器 热效应 数值模拟 准三能级 辅热 Laser technology Tm:YAG laser Thermal effects Numerical simulation Quasi-three-level Auxiliary heating 
光子学报
2016, 45(7): 070714001
作者单位
摘要
1 广东电网公司电力科学研究院, 广州510600
2 华南理工大学 电力学院, 广州 510640
选用火力发电厂锅炉受热面现场服役TP347H作为研究对象, 研究不同样品表面状态(打磨和未磨)的等离子体光谱特性.实验结果表明:随着激光击打次数的增加, 两种不同状态条件下获得的光谱数据的变化趋势存在较大差异;对于未磨样品, 在击打的过程中可连续探测到很强的Ca的特征谱线; 而对于打磨样品, 只在刚开始的几个激光脉冲中存在Ca的特征谱线.对TP347H本身含有的元素Fe、Mn来说, 未磨状态时, 随着激光击打次数的增加, 绝对光谱强度先迅速增加, 然后又慢慢减小; 打磨后的样品, 随着激光击打次数的增加, 绝对光谱强度先迅速增加,之后在一定范围内趋于稳定.未磨样品表面存在积灰黏结以及氧化层, 会在一定程度上增强探测的光谱强度、等离子体温度及电子密度, 而打磨之后有助于获取更加稳定的光谱数据.
激光诱导击穿光谱 表面特性 等离子体 TP347H钢 受热面 Laser-induced breakdown spectroscopy Surface characteristic Plasma TP347H steel Heating surface 
光子学报
2016, 45(7): 070714002
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
将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法, 对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究, 并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大口径凸非球面的离轴三反光学系统的各反射镜进行加工, 并对整个系统进行装调和测试.测定光学系统各视场的波像差分布, 通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值求解得到大口径凸非球面全口径的面形信息.结合工程实例, 对一口径为292 mm×183 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工, 其最终面形分布的均方根值为0.017λ(λ=632.8 nm).
光学加工 光学检测 凸非球面 计算机控制光学表面成形 磁流变抛光 子孔径拼接 Optical fabrication Optical testing Convex asphere Computer Controlled Optical Surfacing(CCOS) Magneto Rheological Finishing (MRF) Subaperture Stitching Interferometry (SSI) 
光子学报
2016, 45(7): 070722001
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 200092
结合奥夫纳尔折射式零位补偿器和马克苏托夫反射式零位补偿器的优点, 对大口径、大相对孔径凹非球面加工检验提出一种折反射式零位补偿检验法.该方法采用放置在非球面顶点曲率中心之前的两块透镜和一块反射镜来实现大口径凹非球面零位补偿检验.依据三级像差理论, 推导了初始结构计算公式; 通过对口径为1 000 mm、顶点曲率半径为4 000 mm、偏心率为1.05、中心孔为200 mm的凹非球面进行补偿器设计, 完成了原理验证, 优化后系统剩余波像差峰谷值为0.004 2λ.研究结果表明该方法轴向光路长度短, 补偿能力强, 可用于允许部分中心遮拦的大口径、大相对孔径凹非球面检验.
光学设计 折反射式补偿器 三级像差理论 非球面 补偿检验 大口径 大相对孔径 Optical design Catadioptric compensator Third-order aberration theory Aspheric Null test Large aperture Large relative aperture 
光子学报
2016, 45(7): 070722002
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 小卫星技术国家地方联合工程研究中心, 长春 130033
为满足视频空间相机中反射镜组件的轻量化、高刚度、高稳定性和短加工周期的要求, 采用基于ZERODUR微晶玻璃的背部单拱形镜体轻量化方案, 设计了一种外圆芯轴粘接的柔性支撑结构.通过有限元工程分析与基于响应面优化设计, 确定了支撑结构的最优尺寸.对反射镜组件进行了模态试验, 并完成了镜面的非球面光学加工与检测.试验结果表明:主镜组件的一阶自然频率为332.5 Hz, 与分析结果之间的相对误差为2.5%; 主镜组件在绕光轴分别旋转0°、120°与240°方向进行光学检测时, 面形精度均方根值均优于λ/40,实现了地面重力对反射镜面形检测零影响, 组件满足设计要求.
空间相机 主镜组件 柔性支撑 有限元 光学检测 零重力 Space telescope Primary mirror assembly Flexible structure Finite element method Optical testing Zero Gravity 
光子学报
2016, 45(7): 070722003
作者单位
摘要
1 中国科学院光电研究院 中国科学院计算光学成像技术重点实验室, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
从图像复分光谱成像系统的图谱输出理论模型出发, 对已有16波段系统进行改进, 研究了大相对孔径和结构紧凑型系统.模拟实现了16波段成像的整体设计与优化, 对棱镜分光易造成图谱图像区域混叠问题进行了分析.采用光谱成像系统匹配结构形式, 利用Zemax-EE的多重结构特性, 设计了视场为±1.25°, 相对孔径达到1∶3, 系统结构尺寸约为220 mm的图像复分光谱成像仪系统, 且各个波长光学传递函数值均大于0.75.与已有等同空间分辨率的16波段图像复分光谱成像系统比较, 所设计系统结构紧凑、衍射极限和通光能力明显改善、光谱质量大幅提高, 可满足小型化需求.该研究为新型快照式光谱成像技术的理论研究和图像复分光谱成像仪的光学系统设计提供了依据.
多光谱成像 图像复分光谱成像仪 光学设计 Wollaston棱镜 快照式 Multispectral imaging Image replicating imaging spectrometer Optical design Wollaston prism Snapshots 
光子学报
2016, 45(7): 070722004
薛宇 1,*常建华 1,2徐曦 1
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室, 南京 210044
2 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044
利用波段为2~20μm的电调制红外宽谱光源和中心波长为3.95 μm及10.55 μm的双通道热释电探测器, 采用单光源双波长光路结构设计了一种新型SF6气体传感器.运用径向基函数神经网络对传感器在检测过程中因环境温度变化所带来的测量误差进行补偿, 结果表明:SF6气体传感器在环境温度10~35℃、气体浓度0~0.200%范围内的检测准确度小于±1.5%FS, 相对标准偏差为1.56%, 可以有效消除在测量气体浓度时环境温度变化引起的非线性影响.与传统经验公式法和温度控制法相比, 该方法具有良好的测量准确度和稳定性, 且无需增加硬件温度补偿模块, 有利于传感器的小型化和低成本设计.
红外物理 光学传感器 光电 RBF神经网络 六氟化硫 红外吸收 Infrared physics Optical sensors Photoelectricity Radial basis function networks Sulfur hexafluoride Infrared absorption 
光子学报
2016, 45(7): 070723001
作者单位
摘要
南京邮电大学 光电工程学院 微流控光学技术研究中心, 南京 210023
针对光开关集成化、微型化、低能耗的要求, 设计了一种微流控双稳振荡器1×2型光开关, 其两个输出端口的插入损耗分别为1.03 dB和0.18 dB.微流控双稳振荡器由对称级联的两个常闭阀构成, 光开关由三段嵌入在振荡器输出端的光纤波导构成, 通过改变注射泵驱动微器件中液体流动的速率可以控制光开关的开关周期.利用有限元分析软件对影响开关周期的因素进行了仿真研究.结果表明, 当液体的注入流速从0.2 mm/s增大到1.0 mm/s时, 开关周期从1.25 s减小到0.26 s, 周期占空比约为0.5, 阀的阈值与开关时间常量呈线性关系.随着常闭阀阀座的增宽, 开关周期变长; 阀的宽长比增大, 开关周期减小; 振荡器的不对称设计可以调节周期的占空比.通过调节入口流速和阀的阈值特性, 可以设计特定频率的光开关, 这为单入多出、多入多出光开关的后续研究提供了依据.
微流控 光开关 仿真 常闭阀 双稳振荡器 阈值特性 Microfluidic Optical switch Simulation Normally closed valve Bistable oscillator Threshold characteristics 
光子学报
2016, 45(7): 070723002
作者单位
摘要
中国计量学院 光学与电子科技学院, 杭州 310018
针对荧光粉封装的多芯片LED,用Monte Carlo光线追迹的方法仿真光线在蓝光芯片和荧光粉中的传播, 并分析了荧光粉封装方式对多芯片阵列LED封装效率的影响.结果表明:随着荧光粉层和芯片之间的距离增大, 保型涂覆的LED封装效率先增加后减小, 最大封装效率为59%; 平面涂覆的LED在芯片间距为0.2 mm、荧光粉层和芯片之间的距离为0.28 mm时,封装效率为77.183%; 荧光粉层的曲率半径对封装效率的影响较小.
发光二极管 封装效率 蒙特卡罗方法 荧光粉封装 多芯片阵列 Light-emitting diode Ecapsulation efficiency Monte Carlo raytrace Package of phosphor coating Multi- chip array 
光子学报
2016, 45(7): 070723003
作者单位
摘要
1 北京大学 电子学系 纳米器件物理与化学教育部重点实验室, 北京 100871
2 香港理工大学 应用物理系, 香港 999077
采用化学气相沉积法在氧化硅衬底上合成大面积、高质量的单层MoS2二维材料, 系统表征了材料的光学特性, 并制备出高性能的n型场效应晶体管器件.进一步研究了外加电场对其荧光光谱特性的影响.结果表明:在室温条件下, 单层MoS2的荧光光谱的最强特征峰由A-(带电激子态)、A(本征激子态)两个发光峰构成, 并且二者的特征能量差约为35 meV; 通过调节底栅电压, 测得发光峰随着栅压由负变正表现出明显的峰位红移和强度改变, 且两个子峰的强度随栅压变化表现出相反的变化趋势; 外加电场能够有效改变沟道中的载流子浓度, 进而改变单层MoS2荧光光谱的强度和发光峰形状.为研究二维材料发光特性的物理机制提供了重要依据, 此外这种器件的大规模制备为其应用于光电子学器件与系统提供了可能.
纳米材料 光电器件 荧光光谱 激子 带电激子 光调制 Nanostructured materials Optoelectronic devices Photoluminescence spectroscopy Molybdenum disulfide MoS2 Excitons Charged excitons Light modulation 
光子学报
2016, 45(7): 070730001
作者单位
摘要
长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室, 湖北 荆州 434023
为克服十二烷基苯磺酸钠与甜菜碱之间的胶束化作用及相互协同作用对二者定量分析产生的干扰, 按十二烷基苯磺酸钠的摩尔计量比加入1∶1的羟丙基-β-环糊精, 分别采用同步荧光光谱法及“化学-光谱”分析法检测复配体系中二者含量.结果表明:十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度值随甜菜碱浓度的增加而降低, 当甜菜碱的浓度增加到1.0、2.0及3.0 mmol/L时, 十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度由1.256 mmol/L分别降低至1.121、0.989及0.684 mmol/L; 甜菜碱还能对低浓度十二烷基苯磺酸钠溶液(浓度低于临界胶束浓度)的同步荧光强度产生明显影响.另一方面, 十二烷基苯磺酸钠对“化学-光谱”分析法检测甜菜碱也能产生明显干扰.加入羟丙基-β-环糊精后, 能显著降低十二烷基苯磺酸钠和甜菜碱之间的相互干扰, 复配体系中十二烷基苯磺酸钠和甜菜碱的回收率分别由79.7%~107.5%及119.7%~159.6%改变至101.5%~102.5%和101.5%~103.0%.
SDBS/甜菜碱复配体系 羟丙基-β-环糊精 光谱分析 胶束 干扰 SDBS and betaine complex systems HP-β-cyclodextrin Spectrum quantitative analysis Micelle Interference 
光子学报
2016, 45(7): 070730002
作者单位
摘要
首都师范大学 物理系 北京市太赫兹波谱与成像重点实验室 太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
基于太赫兹金属光栅谐振传输现象, 利用金属光栅表面等离子体共振对周围介质敏感的特性, 设计了一种由金属光栅、样品池和高阻硅基底组成的免标记生物传感器.利用这种传感器在太赫兹时域光谱下测量了苏氨酸和精氨酸溶液的太赫兹透射光谱.结果表明:苏氨酸和精氨酸的共振频率随着溶液浓度改变在0.6~0.75 THz之间出现频移, 并且苏氨酸和精氨酸的混合样品的光谱并不是两者光谱的线性叠加.
生物传感 金属光栅 氨基酸溶液 太赫兹时域光谱 表面等离子增强 Biological sensing Metallic array Amino acid solutions THz time domain spectroscopy Surface plasmon-enhanced 
光子学报
2016, 45(7): 070730003
作者单位
摘要
中国计量学院 光学与电子科技学院, 杭州 310018
采用荧光光谱和荧光寿命技术研究了温度对奶粉荧光特征的影响.通过比较奶粉与酪蛋白、乳糖及维生素的荧光光谱, 确定了奶粉的荧光主要来自酪蛋白的贡献.随着温度的升高, 奶粉和酪蛋白的荧光强度减小, 其中幼儿配方奶粉和成人普通奶粉的荧光强度随温度升高减小的趋势基本相同, 而婴儿配方奶粉的荧光强度随温度的升高出现了一个相对变化缓慢的平台区, 酪蛋白的荧光强度随温度升高呈缓慢下降的趋势, 下降的速度比奶粉的要缓.酪蛋白加热到90℃然后冷却至25℃, 荧光强度部分恢复, 说明一部分蛋白质的结构变化或者荧光基团的活性变化是可逆的.测量了不同温度下奶粉和酪蛋白的荧光寿命.奶粉和酪蛋白的荧光寿命曲线在双指数拟合之后, 都有两个寿命, 这两个寿命可能来自于色氨酸和苯丙氨酸.随着温度的升高, 奶粉和酪蛋白的两个荧光寿命都减小.
荧光光谱 荧光寿命 奶粉 酪蛋白 温度 氨基酸 Fluorescence spectroscopy Fluorescence lifetime Milk Casein Temperature Amino acids 
光子学报
2016, 45(7): 070730004
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
2 重庆理工大学 电子信息与自动化学院, 重庆 400050
3 西南技术物理研究所, 成都 610000
4 国网重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆 401123
采用离子束辅助电子束成膜, 用双重膜厚监控方法监控各膜层厚度, 制备了45°入射、808 nm高反、1064 nm高透的消偏振二向色镜, 并用于全固态355nm激光器.将部分薄膜样品在250℃进行退火处理后, 用Lambda950分光光度计测试该样品的光谱性能;用表面热透镜技术测量退火前后该样品的弱吸收值; 用激光阈值损伤装置测试该样品在1064 nm调Q激光下的损伤阈值; 用NIKON显微镜观察样品在不同激光能量辐照下的破斑形貌.实验结果表明:波长为808 nm和1 064 nm时, 薄膜透射率分别为0.04%和99.6%, 符合设计要求, 满足全固态355nm紫外激光器系统所要求的光学性能指标; 退火后的弱吸收值较退火前有所降低; 在激光作用下薄膜产生微破坏喷出, 说明膜层不会向灾难性破坏演变.
薄膜光学 紫外激光器 激光损伤 消偏振 光学性质 膜厚 Thin film optics Ultraviolet lasers Laser induced damage Depolarization Optical properties Film thickness 
光子学报
2016, 45(7): 070731001
作者单位
摘要
1 空军工程大学 航空航天工程学院, 西安 710038
2 空军工程大学 理学院, 西安 710051
提出了一种局域共振单元复合声子晶体板结构, 并结合有限元对晶体板结构的带隙特性、隔声性能进行了分析.结果表明, 共振带隙的产生是由共振单元与板中传播的弹性波相互耦合造成的, 耦合强度直接影响共振频率和带隙宽度, 隔声效果与薄膜的厚度直接相关.通过改变薄膜的厚度可以将隔声效果调节到满足机舱飞行员正常驾驶的要求.该结构在200 dB以下具有良好的隔振效果, 最大隔声量达到150 dB.该研究为获得良好的隔声效果提供了理论支持, 在航空发动机减振降噪方面具有潜在的应用前景.
振动控制 局域共振 声子晶体 隔声效果 减振降噪 Vibration control Local resonance Phononic crystal Sound insulation effect Reduction noise and vibration 
光子学报
2016, 45(7): 070731002