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 2018, 47(11)

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光子学报 第47卷 第11期

作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 机电工程学院, 西安 710071
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 国家卫星海洋应用中心, 北京 100081
针对我国海洋遥感定标检验技术, 提出海洋水体皮温-体温模型, 将海洋皮温测量精度提高至0.3℃.模型皮温数据来源于自主研制架设在南海北部PY-301石油平台上的无人值守自动多波段红外辐射系统, 通过标准黑体标定、光阑校正、天空光校正, 使海水皮温测量精度优于±0.5℃.基于模型分析了风速对海洋皮温和体温差值的影响, 并用所提模型与Donlon模型对海洋皮温测量值进行风速修正, 修正后两者偏差分别为-0.007 6±0.297 1℃和0.044 6±0.324 8℃.结果证明该模型有效且能够提高海洋皮温的测量精度.
海洋表面温度 海洋特征检测 红外辐射 光学检测 数学模型 Sea surface temperature Oceanic feature detection Infrared radiation Optical detection Mathematical model 
光子学报
2018, 47(11): 1101001
王永鑫 1,2,*刁鸣 1韩闯 2
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院, 哈尔滨 150001
2 哈尔滨理工大学 测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室, 哈尔滨 150080
为了增强常规光源下水下图像的视觉对比度, 提高水下图像的图像质量, 提出一种基于迭代直方图均衡化水下图像增强算法.首先通过Retinex模型将水下图像分解为细节层和光照层图像.然后推导出一个图像增强模型, 该模型能够在保证韦伯对比度的前提下完成图像增强工作.接着提出一种基于迭代直方图的直方图均衡化算法对光照层图像进行对比度增强, 并通过S形状函数对细节层图像进行对比度拉伸.最后, 合并拉伸后的细节层图像和增强后的光照层图像, 进而获得较佳的图像增强效果.实验结果表明, 该算法能够有效地提升水下图像的视觉对比度, 图像信息熵值及均值结构相似度高于其他算法, 图像的视觉效果得到显著提高.
数字图像处理 水下图像增强 迭代直方图均衡化 Retinex模型 韦伯对比度 S形状函数 Digital image processing Underwater image enhancement Retinex model Weber contrast Histogram equalization S-shaded function 
光子学报
2018, 47(11): 1101002
作者单位
摘要
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
根据水下环境主要监测要素的特征光谱分析了可采用的观测方法, 并給出对应的高光谱成像仪光学系统性能参数; 分别设计了望远镜和成像光谱系统并进行匹配, 望远镜以双高斯透射式系统为原型, 利用较少的光学材料种类完成像方远心优化; 成像光谱系统基于Dyson系统, 通过光程分析与透镜的添加实现了良好的光学性能, 并保证了工程的可实施性.最终设计系统在350~700 nm波段上实现了视场角为28°、F数为3、光谱分辨率为3.5 nm、系统空间分辨率为1 mrad的良好光学性能, 设计搭建的原理样机性能测试验证了设计理论的正确性.
成像光谱仪 高光谱 光学设计 水下探测 原理样机 Imaging spectrometer Hyper spectrum Optical design Underwater detection Prototype 
光子学报
2018, 47(11): 1101003
张亚妮 1,2,3,*郗亚茹 1,3江鹏 1,3许强 1,3[ ... ]薛璐 1,3
作者单位
摘要
1 宝鸡文理学院 物理与光电技术学院, 陕西 宝鸡 721016
2 陕西科技大学 文理学院, 西安 710021
3 宝鸡市超快激光与新材料工程技术研究中心, 陕西 宝鸡 721016
基于800 nm飞秒激光脉冲, 设计并搭建了长周期光纤光栅制备系统, 该系统通过采用20倍率的显微物镜将飞秒激光脉冲诱导入标准单模光纤纤芯位置, 采用水平、垂直双CCD视频监控方式实现对飞秒激光脉冲刻蚀长周期光纤光栅的逐点监测, 对未载氢处理的标准单模光纤进行了不同周期、不同周期长度和不同占空比刻写实验.研究结果表明, 当选取激光脉冲能量为1.3 mW、光栅周期为500 μm、光栅占空比为0.6时, 该光栅在谐振波长1 300 nm处最大谐振峰强度为11.65 dB, 带外损耗低于2 dB, 且光栅谐振波长随光栅长度不发生明显漂移; 通过光栅占空比的调整, 可实现刻写光栅光谱特性的优化设计, 使得谐振峰由多峰转为单峰.
飞秒激光脉冲 长周期光纤光栅 超快微加工 耦合模 谐振光谱 Femtosecond laser pulse Long period fiber grating Ultrafast micro processes in fiber Coupled mode Resonance spectroscopy 
光子学报
2018, 47(11): 1106001
吕国辉 1,2,*周泊宁 1,2王朝钲 1,2王明扬 1,2[ ... ]姜旭 3
作者单位
摘要
1 黑龙江大学 电子工程学院, 哈尔滨 150080
2 黑龙江大学 光纤传感技术国家地方联合工程研究中心, 哈尔滨 150080
3 黑龙江大学 数据科学与技术学院, 哈尔滨 150080
针对采用悬臂梁或变形圆环作为光纤光栅位移传感器的弹性形变结构时, 位移灵敏度较低的问题, 采用新型的椭圆位移放大机构对位移探杆的微小位移量进行放大, 改变椭圆放大器的机械尺寸调整传感器的位移分辨率.当椭圆位移放大机构的长度为60 mm, 宽度为19.8 mm, 中间最大宽度为30 mm时, 探杆的机械位移放大倍率约为2倍.当量程变化为0~100 mm时, 实验测得光纤光栅位移传感器的分辨率为6.1 pm/mm, 位移量和对应波长移动线性相关系数为0.998 52.适于机械装备和土木工程的结构位移高精度在线监测.
光纤光栅 位移传感器 椭圆位移放大结构 Fiber Bragg grating Displacement sensor Elliptical displacement amplifying structure 
光子学报
2018, 47(11): 1106002
作者单位
摘要
北京邮电大学 电子工程学院 天地互联与融合北京市重点实验室, 北京 100876
为了解决水下通信轨道角动量复用系统中海洋湍流引起的信号串扰, 基于空间分集技术提出了一种海洋湍流缓解方案.用随机相位屏法模拟海洋湍流对信号产生的相位扰动, 用分步传输法模拟光束的衍射传播, 在接收端使用等增益分集合并技术对信号进行合并处理.系统采用4路轨道角动量复用8路空间分集, 仿真分析了轨道角动量复用集合、海洋湍流强度和传输距离等因素对系统误码率性能的影响.仿真结果表明, 轨道角动量复用集合的模式间隔从1增加到2, 误码率降低较为明显; 随着模式间隔继续增大, 误码率性能改善有限; 误码率随传输距离和湍流强度的增加而增大.结果证明在海洋光通信系统中使用分集合并技术可以有效缓解湍流对信号传输的影响.
无线通信技术 湍流缓解 复用系统 等增益分集合并 海洋湍流 轨道角动量 传输距离 误码率 Wireless communications technology Turbulence mitigation Multiplexing system Equal gain spatial diversity combination Oceanic turbulence Orbital angular momentum Transmission distance Bit error rate 
光子学报
2018, 47(11): 1106003
作者单位
摘要
燕山大学 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
利用Ti宝石激光器生成的飞秒激光脉冲入射高非线性双零色散光子晶体光纤, 进行非线性光谱实验.抽运脉冲的中心波长为800 nm, 位于接近零色散点的反常色散区, 在正常色散区观测到双零色散光子晶体光纤产生的超宽带连续光谱输出, 相对于单零色散光子晶体光纤, 转换效率更高、谱带稳定而平滑, 不仅获得了高效宽带蓝移色散波, 还获得了长波段正常色散区的宽带红移色散波.实验结果与理论分析的相位匹配条件一致, 阐明了色散波产生的物理机理.随泵浦功率的增大, 长波段红移色散波发生明显红移, 可见波段蓝移色散波强度显著增长, 当泵浦功率为0.68 W时, 泵浦光几乎全部转化, 蓝移色散波与残余泵浦的输出功率之比大于257∶1, 光谱转换效率极高, 达到99.6%以上.蓝移色散波的宽带达到了309 nm, 近红外波段的红移色散波与孤子波相连, 形成超连续谱, 带宽可达628 nm.实验结果对超短脉冲激光频率转换和宽带光源的研究具有参考价值.
光纤晶体光纤 非线性光学 相位匹配 色散波 喇曼散射 高效频率转换 Photonic crystal fibers Nonlinear optics Phase matching Dispersive waves Raman scattering High-efficiency frequency conversion 
光子学报
2018, 47(11): 1106004
薛璐 1,2,*张亚妮 1,2,3朱雨雨 1,2郗亚茹 1,2[ ... ]孔德鹏 4
作者单位
摘要
1 宝鸡文理学院 物理与光电技术学院, 陕西 宝鸡 721016
2 宝鸡市超快激光与新材料工程技术研究中心, 陕西 宝鸡 721016
3 陕西科技大学 文理学院, 西安 710021
4 中国科学院西安光学精密机械研究所 信息光子学室, 西安 710119
以二氧化硅为基材, 优化设计了一种圆空气孔六角点阵光子晶体光纤, 通过减小纤芯内层6个小空气孔以增加模场面积, 降低非线性系数. 采用时域有限差分法结合完美匹配层吸收边界条件, 对该光纤色散、非线性、约束损耗和基模模场与光纤结构参数之间的关系进行了数值分析. 结果表明, 该光纤呈现一定的超低损耗低非线性色散平坦特性, 其在最优结构参数下通信波长处的约束损耗小于10-7 dB·km-1, 在波长1.55 μm和1.31 μm处约束损耗分别为2.93×10-8 dB·km-1和7.33×10-10dB·km-1, 且波长从1.05 μm到1.65 μm色散值大约为0±1.7 ps·km-1·nm-1, 呈现双零色散点和较长波长范围的色散平坦特性. 在低损耗通信波长1.55 μm附近非线性系数约为4.88 km-1W-1. 该光纤呈现的超低损耗低非线性平坦色散能力, 可用于长距离大容量高速光通信系统.
导波与光纤光学 光子晶体光纤 时域有限差分法 低非线性 低损耗 平坦色散 Fiber optics and waveguides Photonic crystal fiber Finite-difference time-domain Low non-linear Confinement loss Flatten dispersion 
光子学报
2018, 47(11): 1106005
作者单位
摘要
1 南昌工程学院 机械与电气工程学院 江西省精密驱动与控制重点实验室, 南昌 330099
2 南昌大学 机电工程学院 江西省机器人与焊接自动化重点实验室, 南昌 330031
为了实现光纤宏弯温度传感, 对单模光纤宏弯损耗的温度响应特性进行了理论与实验研究.理论上对单模光纤宏弯损耗理论公式进行了温度修正.基于该公式模拟了波长、弯曲半径以及温度对纤芯-无限包层结构单模光纤宏弯损耗性能的影响.设计制作了一种带吸收层和镍保护层的单模光纤宏弯温度传感探头并进行了温度传感性能实验测试.结果表明: 纤芯-无限包层结构单模光纤宏弯损耗对弯曲半径、波长和温度变化较为敏感, 与温度之间的响应呈线性, 该探头的温度分辨率为0.4℃; 通过减小弯曲半径和提高光源波长, 可进一步提高其温度灵敏度和分辨率.该结构光纤可近似看作纤芯-无限包层结构光纤, 用于开发光纤宏弯温度传感器.
纤芯-无限包层结构 单模光纤 宏弯损耗 温度响应 吸收层 保护层 Core-infinite cladding structure Single-mode fiber Macrobending loss Temperature sensing Absorption layer Protecting layer 
光子学报
2018, 47(11): 1106006
作者单位
摘要
上海海事大学 信息工程学院,上海 201306
为了消除海上红外弱小目标检测中图像背景杂波和噪声的影响, 提出了一种基于时空非局部相似性的红外图像弱小目标检测方法.该方法充分利用了相邻帧的红外图像序列间海面背景图像块的非局部自相关特性以及每帧内非局部背景图像块间的相似特性, 并引入时空域图像块模型, 该模型可利用加速近端梯度方法来有效求解.实验结果表明, 与传统的红外弱小目标检测方法相比, 所提方法不仅能更有效地保留目标的特征信息,还能使红外图像的峰值信噪比提高1.2倍以上, 信杂比提高1.8倍以上.
图像处理 红外图像 弱小目标检测 非局部相似性 时空域图像块 Image Processing Infrared image Dim targets detection Non-local similarity Temporal-spatial image patch 
光子学报
2018, 47(11): 1110001
作者单位
摘要
陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 石家庄 050003
针对大视场红外凝视成像系统中非相似成像对目标形状、运动规律产生畸变影响而造成的跟踪困难, 提出了一种基于梯度熵权的目标质心定位模型, 并结合卡尔曼滤波实现了大视场中多目标跟踪.该模型利用灰度梯度来描述小目标的概率分布, 并求取目标8个方向区域内的梯度熵权, 来表示目标不同位置与质心的相关程度.提出了多方向最大梯度法来提取大视场中的天地分界线, 确定深空背景区域, 通过背景抑制提取航迹起始点.采用线性路径规划方法, 解决了目标相遇时卡尔曼滤波模型之间的互相干扰问题.实验结果表明: 所提方法在视场角为70°和180°的三种背景下, 可准确跟踪多个航模、飞机和导弹目标, 与传统跟踪方法相比, 跟踪中心定位误差低、准确率高, 平均帧速提高了约1.5倍.
红外大视场 目标跟踪 卡尔曼滤波 航迹起始点 梯度熵权质心定位模型 Infrared wide-field Target tracking Kalman filter Starting point Gradient entropy weighted centroid model 
光子学报
2018, 47(11): 1110002
作者单位
摘要
西北大学 西安市影像组学与智能感知重点实验室, 西安 710127
契伦科夫荧光的宽谱特性带来的组织光学特性差异导致传统的光传输模型的简化球谐函数近似和扩散方程无法兼顾准确度和效率, 为了解决该问题, 采用基于自适应混合简化球谐波近似-扩散方程的光传输模型作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的前向模型.该模型利用组织光学特性参数自适应地选择合适的方程描述光在生物组织中的传输, 充分发挥传统光传输模型各自的优势, 以提供准确性和效率之间的平衡.通过简单规则几何实验和数字鼠实验验证所提出模型的准确性和效率.实验结果表明, 与简化球谐近似模型相比, 所提模型具有相同的准确度和更少的计算时间, 与扩散方程模型相比具有更高的准确度, 与简化球谐波近似-扩散方程的简单组合模型相比具有更好的自适应能力, 适合作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的光传输模型.
契伦科夫荧光断层成像 混合光传输模型 多光谱策略 组织光学 自适应 Cerenkov luminescence tomography Hybrid light transport model Multispectral strategy Tissue optics Adaptive 
光子学报
2018, 47(11): 1111001
作者单位
摘要
陆军装甲兵学院 信息与通信工程系, 北京 100072
建立了三维集成成像显示系统的分辨率测试模型, 对模型所采用的形状、比例和条纹宽度等进行设计研究.首先, 根据集成成像技术多角度拍摄测试模型得到视差图; 然后, 根据二维分辨率测试卡的测试方法对视差图清晰度线进行标定; 最后, 计算视差图得到合成图像并显示到集成成像系统上, 测试得到系统重构三维物体的分辨率.实验结果表明: 该设计支持观察者测试不同角度、不同深度的显示分辨率, 量化了集成成像显示系统分辨率.模型包含8级分辨率清晰度线, 基本满足当前三维显示系统分辨率的测试范围, 可用于测量集成成像显示系统的重构景深和视场角.
三维显示 集成成像 分辨率测量 模型构建 Three-dimensional display Integral imaging Resolution measurement Model building 
光子学报
2018, 47(11): 1111002
作者单位
摘要
广西师范大学 电子工程学院, 广西 桂林 541004
基于不同梯度数据噪声, 研究讨论了几种典型的梯度积分算法, 并提出了一种改进的Southwell全局积分算法.以重建面形和原始面形的相似度、均方根误差作为算法性能参数, 对梯度数据进行模拟测试.搭建条纹反射实验平台, 对标准凹球面反射镜进行积分重建, 并将条纹反射法测量结果和实际元件参数进行对比.实验结果表明: 用改进的Southwell算法重建的凹球面的半径误差为0.09%, 结构相似度大于0.999, 其重建速度为原算法的1.2倍.改进后的Southwell算法相较于传统的积分算法, 获得了更高的重建质量和重建效率, 满足镜面物体测量的非接触、精度高、稳定性强等要求.
三维重建 镜面测量 条纹反射 梯度积分 相位测量 光学检测 3D reconstruction Specular surface measurement Fringe reflection Gradient integral Phase measurement Optical testing 
光子学报
2018, 47(11): 1112001
作者单位
摘要
1 汕头大学 机械电子工程系, 广东 汕头 515063
2 华南理工大学 机械与汽车工程学院, 广州 510640
针对异形件曲面弧度的测量问题, 提出了一种基于单目视觉的曲面弧度测量方法.首先, 用基于三色LED环形光源和CCD彩色相机组成的单目视觉系统采集单张包含被测曲面表面特性的彩色图像; 其次, 分析该图像的彩色分布特征、灰度变化规律和相邻区域特征的相关性, 设计分割方法, 完成目标曲面的分割; 然后, 基于单目视觉系统成像模型, 结合材质与实验环境相关参量, 推导出被测表面高度计算方程; 最后, 解出相邻像素点间的高度累加分量, 进而还原被测点的高度, 在此基础上, 建立曲面弧度测量模型并完成曲面弧度测量.分别对3D打印曲面样品、螺钉螺纹、SIM卡槽进行了曲面弧度测量实验, 与激光三角法测量结果对比, 所提方法误差小于±3.6%, 测量准确度为0.000 1 rad, 曲面弧度测量时长小于0.6 s.实验结果表明, 该方法对测量物体边缘、高度突变, 高度渐变等类型的曲面都具有良好的适应性, 在实现较高准确度测量的同时, 具有较快的测量速度.
光学技术与仪器 曲面弧度测量 单目视觉 视觉测量 三维重建 Optical technology and instrument Curvature measurement of curved surface Monocular vision Visual measurement 3D reconstruction 
光子学报
2018, 47(11): 1112002
作者单位
摘要
中国建筑材料科学研究总院, 北京 100024
基于球面化成像算法, 提出了一种微通道板微尺度形变检测的方法.首先通过数学推演建立了图像球面化模型; 然后以直线图像为标准图, 对微通道板的形变做了成像模拟测试, 解释了微通道板像旋转现象的产生机理; 最后, 根据模拟数据和扫描电子显微镜测量所得的形变结果, 提出了双线形变检测方案,设计了检测仪器并制定了检测标准.光干涉仪的实际测量结果表明微通道板的实际形貌与模拟结果相符.当两条垂直直线在微通道板上的反射像的旋转夹角超过40°时该板被认为是不合格品; 当旋转夹角小于7°时则被认为符合国军标中的平面度标准.该方法的测量精度可达1 μm, 已被应用于微通道板生产过程中.
形变测量 机器视觉 图像球面化 微通道板 像旋转现象 检测 Deformation detection Machine vision Image spherizing Micro-channel plate Image twisting phenomenon Detection 
光子学报
2018, 47(11): 1112003
作者单位
摘要
1 国防科技大学 电子对抗学院, 合肥 230037
2 32026部队, 乌鲁木齐 841700
基于麦克斯韦方程组及热力学理论, 分析了脉冲强激光在不同入射角、不同偏振态下辐照10.6 μm窄带滤光片的热力效应, 研究了不同入射角及偏振态下的温度场、应力场, 计算了激光辐照下热力效应给窄带滤光片带来的通带漂移效应, 比较讨论了不同入射角下的损伤阈值.结果表明: 随着入射角度的增大, 温升峰值的幅值与位置都有了较大的变化; P偏振光与S偏振光辐照引起的温升峰值都随着入射角度的增大逐渐下降; 温升峰值的位置随着入射角的增大逐渐靠近滤光片与空气的界面; P偏振光与S偏振光引起的热力效应差异性越来越明显.在激光能量相同的情况下对比了不同激光入射角下的通带漂移特性, 小角度入射时滤光片中心波长偏移超过200 nm, 10.6 μm处透射率下降到6%以下.随着入射角的增大, 滤光片熔融损伤阈值越来越大, 而且在小角度入射时, P偏振光与S偏振光熔融损伤的阈值差别很小; 当入射角大于30°时, P偏振光与S偏振光的熔融损伤阈值差别越来越大.以较小的功率实现激光对窄带滤光片的损伤需要考虑激光的入射角及偏振态.
激光 滤光片 斜入射 热力效应 偏振 Laser Filter Oblique incidence Thermal and mechanical effects Polarization 
光子学报
2018, 47(11): 1114001
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用新型准直远场探测包光栅元件的双向衍射, 实现了空间滤波器的小孔准直, 特别是对同一段光路中两个空间滤波器的小孔对准.该方案克服了传统滤波器对小孔尺寸的限制并满足远场准直包高稳定性的要求, 在光路远场准直的同时实现了小孔中心位置的监测与准直调整, 并在以色列项目中得以成功应用, 装置实验结果表明: 针对装置15倍衍射极限大小的小孔, 对准精度小于小孔直径3%, 满足装置器件小孔对准调试小于小孔直径4%的要求.
激光技术 准直 空间滤波器 系统设计 光栅 Lasers Collimation Spatial filtering Systems design Gratings 
光子学报
2018, 47(11): 1114002
作者单位
摘要
武警工程大学 物理教研室, 西安, 710086
基于广义惠更斯-菲涅尔衍射积分公式, 研究了寄居于高斯光束背景下含有相位拓扑荷(拓扑电荷)m=+1、+2的非正则光涡旋通过倾斜透镜后的动态演化特性.研究发现, 拓扑电荷m=+1的非正则光涡旋通过倾斜透镜后非正则度和拓扑电荷保持不变; 而由于非正则度的影响, 拓扑电荷m=+2的非正则光涡旋通过倾斜透镜后会分裂成两个拓扑电荷为m=+1、非正则度相等(等于初始面处拓扑电荷为+2的非正则光涡旋的非正则度)的非正则光涡旋.通过倾斜透镜传输后非正则光涡旋的位置取决于相对传输距离、离轴参数、非正则参数、倾斜因子、束腰宽度, 且在传输过程中拓扑电荷总和保持不变.
非正则光涡旋 倾斜透镜 非正则度 倾斜因子 拓扑电荷 Noncanonical optical vortex Tilted lens Noncanonical strength Tilt coefficient Topological charge 
光子学报
2018, 47(11): 1114003
叶庆 1,2,*范一松 1,3卞进田 1,2俞峰 1,2苏锐 3
作者单位
摘要
1 国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室, 合肥 230037
3 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所, 合肥 230031
研制了脉冲宽度大、单脉冲能量大的绿光激光器, 其中脉冲重复频率与高速相机帧频同步, 且光纤耦合输出.激光器采用平凸非稳腔结构, 灯泵浦Nd∶YAG晶体, KTP晶体内腔倍频, 被动调Q方式, 实现了最大重复频率为300 Hz、脉冲宽度为70 μs、平均功率为38 W、单脉冲能量为126.7 mJ、光束发散角为3.5 mrad的532 nm激光输出.将该激光耦合到芯径为800 μm的光纤中进行水下实验, 耦合效率达到92%.
灯泵激光器 激光照明 KTP内腔倍频 水下光源 被动调Q 光纤耦合 Flash-lamp pumped laser Laser illumination Intracavity frequency double by KTP crystal Underwater light source Passive Q-switching Fiber coupling 
光子学报
2018, 47(11): 1114004
作者单位
摘要
1 湖北第二师范学院 物理与机电工程学院, 武汉 430205
2 华中师范大学 物理科学与技术学院, 武汉 430079
设计了一种基于TiO2介质的全介质电磁诱导透明超表面模型, 该结构由两根十字垂直交叉的介质棒和四个介质方块组成.在入射电磁场的作用下, 介质棒中直接被入射电磁场激励的米氏电谐振通过相互耦合作用激发了介质方块中的磁共振, 并产生谐振模之间的相消干涉, 从而产生了类电磁诱导透明现象.利用电磁仿真软件和双谐振子耦合模理论, 模拟计算和定量分析了类电磁诱导透明效应, 结果表明: 在电磁波正入射下, 该结构在0.552 THz处产生一透射率接近96%的透明窗口.由于其结构单元具有4度旋转对称性和多个暗模谐振元素, 使得诱导透明效应出现较宽频带且呈现出对入射电场极化方向不敏感的特性.
超表面 电磁诱导透明 仿真 全介质 米共振 极化不敏感 Metasurface Electromagnetic induced transparency Simulation All-dielectric Mie resonance Polarization insensitive 
光子学报
2018, 47(11): 1116001
作者单位
摘要
1 大连工业大学 纺织与材料工程学院, 辽宁 大连 116034
2 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连 116034
通过苯甲酸和1,10-菲啰啉为配体合成Eu(BA)3Phen三元配合物, 并利用静电纺丝技术制备了以聚丙烯腈聚合物为载体的荧光纳米纤维.采用扫描电子显微镜、荧光和绝对光谱测试分别对其微观形貌和荧光特性进行研究.测试与分析结果表明, Eu(BA)3Phen配合物掺杂聚丙烯腈纤维直径约为200 nm, 直径均匀且取向随机.在中波紫外辐射下, 纳米纤维呈现出明亮的红色荧光.随着Eu(BA)3Phen配合物掺杂量的增加, 配体到稀土离子之间能量传递更有效, 使得纳米纤维的发光强度显著增强.在电功率为115.61 mW的308 nm中波紫外发光二极管激发下, 1 wt%、2 wt%和4 wt% Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米荧光纤维总的发射光子数分别为25.71×1011、61.50×1011和106.12×1011 cps, 其中Eu3+的5D0→7F2跃迁发射的光子数分别高达15.98×1011、41.21×1011和70.76×1011 cps.纤维中Eu3+在5D0→7F2发射的最大受激发射截面为4.12×10-21 cm2, 呈现出纳米荧光纤维较强的光辐射能力.光谱参数的绝对化表征表明Eu(BA)3Phen掺杂聚丙烯腈纳米纤维光子转换的高效性, 展示了其作为紫外-可见光转换层在柔性太阳能电池增感领域广阔的应用前景.
聚丙烯腈 纳米纤维 荧光定量 光子转换 Eu(BA)3 Phen Eu(BA)3Phen Polyacrylonitrile Nanofibers Fluorescence quantification Photon conversion 
光子学报
2018, 47(11): 1116002
作者单位
摘要
浙江大学 信息与电子工程学院, 杭州 310027
提出了一种基于中频相位锁定技术提升宽带调谐光电振荡器长期稳定性的方法.该方法通过外部可调本振源对光电振荡器射频信号进行下变频操作, 产生中频信号, 该中频信号与光电振荡器的起振频率无关.将该中频信号锁相在稳定的参考源上, 能够提升宽带调谐光电振荡器的长期稳定性, 同时分析了锁相环对光电振荡器相位噪声性能的影响.实验结果显示, 光电振荡器的频率调谐范围可达5~15 GHz, 10 kHz频偏处的相位噪声为-121.2 dBc/Hz, 频率稳定性达到6.9×10-11/103 s, 表明该方法能够显著提升宽带调谐光电振荡器的稳定性.
微波光子学 光电振荡器 锁相环 稳定性 相位噪声 Microwave photonics Optoelectronic oscillator Phase-locked loop Stability Phase noise 
光子学报
2018, 47(11): 1123001
作者单位
摘要
西安理工大学 自动化与信息工程学院, 西安 710048
为实现有机光电探测器对三基色(红、绿、蓝)的全响应以及器件性能的改善, 研究了在聚(3-己基噻吩)(P3HT)∶[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)活性层中, 掺入窄带隙材料(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-b: 4,5-b′]二噻吩)-(4-氟代噻并[3,4-b]噻吩)(PBDT-TT-F)实现光谱拓宽以及通过提高阳极修饰层电子注入势垒来降低暗电流, 改善探测器性能的方法, 研究了PBDT-TT-F掺杂浓度以及修饰层厚度对探测器光电学性能的影响规律.在此基础上, 获得了一个覆盖400~750 nm波长范围的探测器, 并且在低偏压-1 V下三基色的线性动态范围和比探测率分别达到了81、80、81 dB和2.7×1012、2.0×1012、2.6×1012 Jones.结果表明: 在保持原有二相体异质结薄膜的微观形貌和电学特性前提下, 掺入13 wt.%少量光谱拓宽材料可实现活性层的光谱拓宽.采用合适厚度的三氧化钼(MoO3)层替换原有的聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)阳极修饰层, 可使探测器的三基色线性动态范围和比探测率大幅提高.该研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路.
有机光电探测器 三相体异质结 宽光谱 阳极缓冲层 比探测率 Organic photodetector Tri-phase bulk hetrojunction Broadband Anode buffer layer Detectivity 
光子学报
2018, 47(11): 1123002
作者单位
摘要
1 中北大学 a 仪器与电子学院
2 中北大学 b 信息与通信工程学院
3 中北大学 c 电气与控制工程学院, 太原 030051
设计了一种由内嵌金属方芯的金属-绝缘体-金属方形气腔以及两个侧耦合波导组成的耦合结构, 并采用有限元方法研究了该结构的传播特性.结果表明: 通过对气腔内金属方芯偏离角和偏离距离的调节可以获得并调制Fano共振; 该Fano共振由对称破缺或几何效应影响左右波导和谐振腔之间耦合区域中的场分布强度所致, 场分布模式的变化是由波导模和腔模之间的干涉引起的.此外, Fano共振的光谱位置和调制深度对偏差参数十分敏感, 通过计算不同偏差角及偏差距离下的折射率传感特性发现, 其折射率敏感度最高达1 508 nm/RIU, 品质因数最高达1 308.研究结果为设计更加灵活、简单、高效的片上等离子体纳米传感器提供了理论依据.
表面等离激元 可调谐纳米传感器 有限元法 Fano共振 金属-绝缘体-金属结构 Surface plasmon polaritons Tunable nanosensor Finite element method Fano resonance Metal-insulate-metal structures 
光子学报
2018, 47(11): 1123003
曾云龙 1,*张敏 1易守军 1,2何盼 1[ ... ]唐春然 1
作者单位
摘要
1 湖南科技大学 化学化工学院, 理论有机和功能分子教育部重点实验室, 精细聚合物可控制备与功能应用湖南省重点实验室, 湖南 湘潭 411201
2 湖南科技大学 材料科学与工程学院, 湖南 湘潭 411201
以自组装方式制备了Au@Fe3O4/核酸适体/氨基-碳量子点磁性生物纳米复合物, 并提出一种磁分离荧光传感法用于黄曲霉毒素B1的检测.当样品中有黄曲霉毒素B1时, 磁性生物纳米复合物中核酸适体选择性地与黄曲霉毒素B1结合并释放出氨基-碳量子点, 经磁性分离后, 氨基-碳量子点留在溶液中, 体系溶液荧光强度随黄曲霉毒素B1浓度的增大而增强.黄曲霉毒素B1浓度在0.001~1.0 ng/mL范围与溶液荧光强度成良好线性关系, 线性相关系数为0.996 4, 检测限为0.3 pg/mL.该方法利用磁性分离技术, 有效地消除了背景荧光影响, 改善了荧光传感性能.
荧光传感器 痕量分析 黄曲霉毒素B1测定 磁性分离 核酸核酸适体 氨基-碳量子点 Fluorescent sensor Trace analysis Detection of aflatoxin B1 Magnetic separation Aptamers Aminofunctioned carbon quantum dots 
光子学报
2018, 47(11): 1128001
作者单位
摘要
中国科学院上海天文台 光学天文技术研究室,上海200030
针对空间光干涉望远镜提出了一种基于四棱锥波前传感器的相位平移误差检测与闭环校正方法.该方法依次在三种不同波长条件下, 用四棱锥传感器检测两两子镜间的平移误差, 并依据实时测量结果控制子镜产生相应的校正平移量, 直到将平移误差校正到所用半波长的整数倍, 而后根据已知的波长数据和子镜平移量数据计算得到真实的平移误差, 进而对平移误差进行闭环校正.以两个子镜构成的空间望远镜为研究对象, 对该检测与闭环校正方法进行了仿真验证.仿真结果表明, 该方法可在500 μm范围内对相位平移误差进行准确闭环校正, 具有纳米级的精度与良好的重复性.
天文光学 望远镜 共相 空间望远镜 干涉 四棱锥 Astronomical optics Space telescope Co-phasing Interferometry Pyramid 
光子学报
2018, 47(11): 1128002
作者单位
摘要
1 航天工程大学 电子与光学工程系, 北京 101416
2 航天工程大学 航天信息学院, 北京 101416
针对逆合成孔径激光雷达对机动目标成像时, 其回波信号存在距离向色散和方位向多普勒时变的问题, 在建立机动目标精确回波信号模型的基础上, 提出一种基于积分立方次相位函数-分数阶傅里叶变换的成像算法.在距离压缩时, 首先采用积分立方次相位函数快速估计出回波脉冲的调频率, 进而在最佳旋转角下采用分数阶傅里叶变换实现距离像压缩, 消除距离色散.经过运动补偿后, 在方位压缩时结合积分立方次相位函数-分数阶傅里叶变换与Clean技术实现对每一距离单元上强弱散射点的分离成像, 解决由于机动运动产生的方位多普勒时变而形成的图像散焦问题.最后, 通过散射点模型的仿真实验, 验证了所提方法的有效性.
逆合成孔径激光雷达 机动目标成像 积分立方次相位函数 分数阶傅里叶变换 Clean技术 Inverse synthetic aperture ladar Maneuvering target imaging Integral cubic phase function Fractional Fourier transform Clean technique 
光子学报
2018, 47(11): 1128003
刘仁 1,2,*谢俊峰 1,2莫凡 2夏雪飞 1,2
作者单位
摘要
1 辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院, 辽宁 阜新 123000
2 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心, 北京 100048
针对当前我国星载激光测高仪地面载荷性能分析和在轨检校等迫切需求, 本文从星载激光测高仪在轨工作环境出发, 对激光全链路工作原理进行深入研究, 设计了一套基于精细地形的星载激光测高仪回波全链路仿真方法与流程, 并详细推导了星载激光测高仪的回波仿真模型; 通过精细化地形实现激光分束处理, 完成高精度回波仿真.以目前全球唯一具备回波记录的对地观测激光测高仪GLAS为试验对象, 利用高精度机载点云精细地形数据, 选取平坦和山地地形试验区域进行全链路回波波形仿真与试验分析.结果表明: 平坦地形区域仿真波形与真实波形相似度达到0.985, 山地地形区域仿真波形与真实波形相似度为0.921. 本文方法能实现两类典型地形的星载激光回波波形高精度仿真.
遥感 星载激光测高仪 波形仿真 精细地形 相似度 Remote sensing Satellite laser altimeter Waveform simulation Actual terrain Similarity 
光子学报
2018, 47(11): 1128004
作者单位
摘要
1 兰州理工大学 理学院, 兰州 730050
2 西北师范大学 物理与电子工程学院, 兰州 730070
理论设计了介质光栅/金属薄膜与银纳米立方体复合结构, 通过有限元方法数值模拟计算了该结构中的超高电场增强因子.使用442 nm波长的激光作为表面等离子体的激发光源, 研究不同尺寸银纳米立方体的消光谱以及不同光栅周期和厚度的反射光谱, 得到的该复合结构的最优参数为: 光栅周期312 nm, 厚度90 nm, 银纳米立方体70 nm.在最优参数条件下, 数值模拟了复合结构中的电场增强分布, 介质光栅/金属薄膜与银纳米立方体复合结构由于存在局域表面等离子体和传播表面等离子体的共振耦合, 使得光栅脊与银纳米立方体下顶点接触处热点的电场增强因子高达1.53×106.该复合结构产生的超高电场增强因子, 有望应用于表面增强拉曼散射的研究.
介质光栅 银立方体 表面等离子体 电场增强 有限元方法 Dielectric grating Silver cube Surface plasmon Electric field enhancement Finite element method 
光子学报
2018, 47(11): 1131001
胥靖 1,2,*杨健君 2,3钟建 1曾维 1,2杨凯强 2,4
作者单位
摘要
1 电子科技大学 光电科学与工程学院, 成都 610054
2 电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分实验室, 广东 中山 528402
3 电子科技大学 中山学院 电子信息学院, 广东 中山 528402
4 电子科技大学 电子科学与工程学院(示范性微电子学院), 成都 610054
对真空抽滤法进行了改进, 制备出高均匀性且只存在极少量纳米银微粒的纳米银线透明导电薄膜.将纳米银线在同一片衬底上依次进行真空抽滤和压制并重复多次, 然后对制备的透明导电薄膜的表面形貌以及透光率和方阻的分布进行了讨论.结果表明通过三次压制制备出的导电薄膜的透光率约为82.7%, 平均方阻为7.47 Ω/sq.
柔性透明导电薄膜 纳米银线 纳米银粒子 真空抽滤 方阻 透光率 Flexible transparent conductive films Silver nanowires Silver nanoparticles Vacuum filtration Sheet resistance Transmittance 
光子学报
2018, 47(11): 1131002