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光计算
摘要
提出了一种基于10.6 μm波长的小型化非线性全光衍射深度神经网络建模方法。采用波长为10.6 μm的二氧化碳(CO2)激光光源,其对应的神经网络物理尺寸为1 mm×1 mm,依据相关的光学物理参数特性,构建了基于10.6 μm波长的非线性全光衍射深度神经网络模型框架,使用网格搜索法确定最优的神经网络模型超参数,并选择交叉熵损失函数和Adam优化器对神经网络进行了优化。分别在MNIST手写数字数据集和Fashion-MNIST数据集上对该方法进行了测试,其分类结果分别达到了0.9630和0.8743。所提方法为制备小型化的全光衍射光栅提供了理论参考。
激光与光电子学进展
2021, 58(8): 0820001
散射
摘要
通过消光系数反演椭球颗粒群的几何参数是颗粒测量领域的重要问题,传统基于进化算法的反演技术需多次数值积分求解消光系数,效率较低。针对该问题,提出了一种基于机器学习的计算方法。首先,参数化表达颗粒群的粒径与形状;然后,基于反常衍射近似理论建立椭球形颗粒消光系数的训练及测试数据集;最后,用多层感知器人工神经网络实现颗粒群参数与消光系数之间的映射,并研究了神经元数目、波长、颗粒群分布模型等因素对预测精度及效率的影响。实验结果表明,当隐藏层神经元数目为20时,预测平均误差低于0.05%,单机预测时间约为0.6 μs。该技术提供了一种高效准确的消光系数计算工具,进一步结合进化算法有望实现球形及椭球颗粒群粒径与形状参数的实时反演。
激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0629001
综述
田苗  瞿敏妮  乌李瑛  程秀兰  
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摘要
光子集成的发展极大地促进了光栅耦合器的研究。非对称光栅打破了耦合对称条件,能够实现相对较高的耦合效率。近年来,倾斜光栅、闪耀光栅和二元闪耀光栅等均得到了极大发展,它们的结构设计、制备方法和测试方法等也都得到了改进。介绍了光栅作为光纤与光波导的耦合器的工作原理和主要特点,梳理了光栅耦合器的主要类型及各类型所面临的主要问题和解决方法,列举了一些值得关注的研究成果。旨在帮助研究者了解光栅耦合器的研究现状和潜在的发展方向,从而为未来的相关研究提供参考。
激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0500004
衍射与光栅
李智慧  王艳红  武京治  
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摘要
设计一种基于anapole模式的高灵敏度传感器,由金属反射层、SiO2薄膜和开槽硅圆盘构成。利用硅纳米阵列中的anapole模式激发金属反射层以产生等离子体共振,通过模式匹配和相邻结构之间的耦合可以在周期性纳米结构中产生尖锐的共振峰。采用时域有限差分法对结构进行仿真分析,研究不同参数对传感器灵敏度的影响。仿真结果表明,纳米结构可以显著增强局部电场,同时降低能量的吸收率。利用圆偏振光可以在纳米结构周围实现自旋-轨道角动量的转换,有利于对神经递质等生物分子的传感。
激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0305001-1
Early Posting
摘要
本文从理论和实验两方面研究了球面波入射二维光栅的泰伯效应。基于菲涅尔-基尔霍夫衍射理论,利用二维光栅透射率函数傅里叶级数表达式,讨论了球面波入射二维光栅后在菲涅尔衍射区的光场复振幅分布,分析了泰伯像、相位反转泰伯像及泰伯子像的成像条件及成像周期,发现成像距离及成像周期均与光源平面至光栅的距离成反比。实验中,在特定位置处观察到清晰泰伯像、相位反转泰伯像及泰伯子像,泰伯子像成像图中无不透光区域,呈规律网格状分布。改变光源平面至光栅的距离,泰伯像成像规律保持不变。本文的研究可促进泰伯效应在光信息处理、光学元件制作以及光学测量等方面的发展应用。
激光与光电子学进展
2021, 58(11): 0
研究论文
任 倩  刘 叶  高 婷  周志旭  [ ... ]赵春深  柴慧芳  
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摘要
标题化合物是一个重要的精细化工中间体,可用于制备嘧啶类、吡唑类等产品。本文利用红外光谱(IR)、质谱(MS)、核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(13C NMR)和X-射线单晶衍射对此化合物进行了表征,并在B3LYP/6-311G(d, p)模式下使用密度泛函理论(DFT)计算了此化合物的最稳定晶体结构以及最高占有分子轨道(HOMO)和最低占有分子轨道(LUMO)能量。结果表明,通过DFT优化的分子结构与X-射线单晶衍射确定的晶体结构基本一致,该化合物属于单斜方P2(1)/n空间群,晶胞参数为:a=1.563 9(10) nm, b=0.778 6(4) nm, c=1.838 2(10) nm,Z=4, ρc=1.345 g·cm-3,R=0.047 7,Rw=0.138 7。
人工晶体学报
2021, 50(2): 338
激光材料加工
张成竹  陈辉  
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摘要
超窄间隙激光填丝焊(Ultra-narrow gap laser welding,Ultra-NGLW)是一种先进的厚贝氏体钢焊接技术。通过数值模拟和X射线衍射法,分析了超窄间隙激光填丝焊接头残余应力的分布和变化,结果表明:在不同厚度(20 ,50 ,70 mm)的超窄间隙激光填丝焊接头的表面,残余应力均呈“W”形分布。利用微型剪切试验,分析了显微组织对接头残余应力的影响:熔合线处形成的马氏体脆硬组织使接头形成了“软-硬-软”的夹心组织,导致接头的应力分布与一般的焊接接头不同,而多层填丝焊的特殊工艺导致接头中间层的应力增加。
中国激光
2021, 48(6): 0602101
量子光学
董雅宾  庞嘉璐  杨丽  刘瑶瑶  
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摘要
研究了一种N型四能级原子结构中的近共振增益光栅(NRGG)效应。结果表明,当耦合场的失谐值为0,探测场和调制场的失谐值接近于0时,利用调制场和耦合场可以调控探测场的增益和相位,使得探测场的能量和高阶衍射效率都得到显著提高。在这个过程中,调制场强度存在阈值。获得了具有增益高、衍射能力强和阈值可控的光栅,该光栅在全光开关、全光逻辑门和全光调制等应用中将会发挥较大的作用。
中国激光
2021, 48(3): 0312002
动态综述
花金平  江 毅  
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摘要
可调谐外腔半导体激光器具有线宽窄、调谐范围宽、单模输出、输出功率高等优良特性, 在白光干涉测量技术、波分复用系统、相干光通信、光纤传感等领域有着广泛的应用。文章首先介绍了可调谐外腔半导体激光器的基本原理以及各种典型外腔结构的调谐机理, 然后根据外腔结构阐述了各种可调谐外腔半导体激光器的最新研究进展, 分析了不同外腔结构的优缺点, 最后对可调谐外腔半导体激光器的不足进行了总结, 展望了其未来发展趋势。
半导体光电
2021, 42(1): 11
光学器件
邓子岚  李枫竣  史坦  汪国平  
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摘要
基于局域表面等离激元或电介质微纳结构米氏散射的超构光栅对衍射通道的直接调制为高效率、大角度光场调控提供了优良平台。对超构光栅调控衍射光场的物理机理及应用开发进行了概述。首先,从高衍射效率超构光栅的构建机理出发,分别介绍了反射式、透射式、对称型、非对称型及可重构超构光栅的典型实现方式;其次,介绍了通过结合高衍射效率超构光栅与位移编码型相位调制机制,实现任意大角度光波前高效调控的典型方法,概述了高数值孔径透镜、角度可调型多功能光器件、大角度全息超构光栅等方面的研究进展;然后,介绍了以超构光栅作为连接自由空间光与表面波的桥梁,自由空间光波前与表面光波前相互转化方面的集成光调控平台;最后给出了简要小结,并对超构光栅未来的发展趋势与应用前景进行了展望。
光学学报
2021, 41(8): 0823011
00 11