Author Affiliations
Abstract
Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Institute of Photonics Technology, Jinan University, Guangzhou 510632, China
Polarizers have always been an important optical component for optical engineering and have played an indispensable part of polarization imaging systems. Metasurface polarizers provide an excellent platform to achieve miniaturization, high resolution, and low cost of polarization imaging systems. Here, we proposed freeform metasurface polarizers derived by adjoint-based inverse design of a full-Jones matrix with gradient-descent optimization. We designed multiple freeform polarizers with different filtered states of polarization (SOPs), including circular polarizers, elliptical polarizers, and linear polarizers that could cover the full Poincaré sphere. Note that near-unitary polarization dichroism and the ultrahigh polarization extinction ratio (ER) reaching 50 dB were achieved for optimized circular polarizers. The multiple freeform polarizers with filtered polarization state locating at four vertices of an inscribed regular tetrahedron of the Poincaré sphere are designed to form a full-Stokes parameters micropolarizer array. Our work provides a novel approach, we believe, for the design of meta-polarizers that may have potential applications in polarization imaging, polarization detection, and communication.
metasurface inverse design Jones matrix polarization imaging 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 023601
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学物理学院, 陕西 西安 710071
2 西安电子科技大学物理学院, 陕西 西安 710071西安电子科技大学智能传感交叉研究中心, 陕西 西安 710071
拉曼光谱技术以其无损检测、 灵敏度高、 简便快速等独特的技术优势, 在食品安全等领域展现出良好的应用潜力。 白酒是一种非常受消费者喜欢的饮品, 在中国有着非常悠久的历史, 也是中华文化的重要组成部分, 其质量安全一直受到大家的高度重视。 市场上的一些企业为了降低成本总是会生产一些劣质的勾兑白酒来冒充品牌酒, 其品质严重的影响着大家的利益和健康, 而现行的国家检验标准中并没有明确的检测方法能够对其进行快速的辨别, 所以如果能发展一种新的方法将这些劣质的勾兑白酒快速的鉴别出来, 将会有效的保障大家的生命安全。 利用拉曼光谱技术测量了56种散装白酒和7种瓶装品牌白酒的拉曼光谱, 并以拉曼光谱中位于886 cm-1处乙醇的C-C-O伸缩振动峰为内标来对所有样品的拉曼光谱进行归一化, 从而得到所有样品的归一化拉曼光谱。 将归一化拉曼光谱不同位置的荧光背景强度和位于886 cm-1处乙醇的C-C-O伸缩振动峰强度相比较, 结果表明瓶装品牌白酒的荧光背景基本上都明显比散装白酒的要小, 可以清楚的将这两类白酒样品区分开来。 一般对于拉曼光谱的测量和分析认为荧光背景的存在不利于对实验结果的准确分析, 所以大家发展了各种方法来减小或扣除其荧光背景。 而我们的这个工作表明保留荧光背景可能会更加有利于白酒的质量检测。 这种检测方法操作和分析过程非常简单快捷。 若将该方法与便携式拉曼光谱仪相结合, 则可以为白酒质量安全提供一种有效、 快速的检测方法。
拉曼光谱 荧光背景 质量检测 白酒 Raman spectra Fluorescent background Quality inspection Chinese liquor 
光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3770
作者单位
摘要
1 1.山东大学 晶体材料国家重点实验室, 新一代半导体材料研究院, 济南250100
2 2.中国科学院 深圳先进技术研究院, 多尺度晶体材料研究中心, 深圳 518055
Er3+和Yb3+共掺杂的YAG晶体是一种非常重要的光学晶体, 目前, 该晶体已经广泛应用于高功率固体激光器, 但是采用提拉法生长大尺寸、低缺陷的掺杂YAG晶体仍然面临很多挑战。本工作采用快速提拉法成功获得了直径为80 mm、长度为230 mm的Er3+和Yb3+共掺杂的YAG单晶。采用不同测试方法评价其结构、掺杂浓度、光吸收、发光性能和刻蚀缺陷。晶片不同位置的拉曼峰峰位以及半峰宽没有明显变化, 说明晶片中心和边缘部分的晶体结构和应变是均匀的。刻蚀结果表明, 腐蚀坑均匀分布在整个腐蚀表面上, 没有观察到位错腐蚀坑特征, 这意味着晶体接近完美。Er3+和Yb3+在不同波长下的强发光峰以及辉光放电质谱结果证明Er,Yb:YAG单晶中成功掺杂了稀土离子。本工作采用提拉法成功生长了大尺寸、低缺陷的Er,Yb:YAG单晶, 证实了快速生长方法对YAG晶体中掺杂双稀土离子是有效的。
YAG单晶 稀土掺杂 快速提拉法 发光性能 YAG single crystal rare earth doping fast Cz growth method luminescence property 
无机材料学报
2023, 38(3): 329
作者单位
摘要
1 大连工业大学纺织与材料工程学院,大连 116034
2 河北南玻玻璃有限公司,廊坊 065600
通过调整BaO-TiO2-SiO2三元系统玻璃组分,制备了具有优良光学和介电性能的玻璃。研究结果表明:当BaO的摩尔分数为30%时,随着SiO2含量的增加(TiO2含量的减少),热膨胀系数在SiO2摩尔分数为40%时达到最小值,玻璃转变温度(Tg)和析晶温度(Tp)先升高后降低,玻璃样品在近紫外区透过率很小;在晶化处理2 h后,样品只析出Ba2TiSi2O8晶相,析晶峰强度先增强后减弱;此外,玻璃样品的介电常数逐渐减小,介电损耗先减小后增大,微晶玻璃的介电性能先增大后减小。当TiO2的摩尔分数为30%时,随着SiO2含量的增加(BaO含量的减少),玻璃的热膨胀系数逐渐减小,而Tg和Tp逐渐升高;在晶化处理后,析出的晶体含量逐渐减少,样品的介电常数与损耗均逐渐降低。本研究为系统研究BaO-TiO2-SiO2玻璃的介电性能提供参考。
介电性能 透过率 玻璃 BaO-TiO2-SiO2 BaO-TiO2-SiO2 dielectric transmission rate glass 
玻璃搪瓷与眼镜
2022, 50(12): 6
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
3 战略支援部队航天系统部装备项目管理中心, 北京 100053
基于单色像差理论,确定同轴三反光学系统的初始结构参数,通过二次曲面系数为0的偶次非球面的高次项之间的平衡,校正离轴系统引起的非对称性像差,同时结合DMD(数字微镜器件)目标生成器,设计出一款采用离轴三反光学系统的平行光管,为坦克承载的被测光电设备提供室内模拟目标。本光学系统的设计指标是工作波段为0.2~1.2μm,有效焦距为3000mm,全视场为2°,F数为8。结果表明,系统各视场的波像差均优于λ/34(主波长λ=0.6328μm),传递函数MTF均优于0.71@36.5lp/mm,接近衍射极限,成像质量好。对系统进行公差分析之后,系统的传递函数值远优于0.6@36.5lp/mm,合理的公差分配使系统加工难度降低,装调检测更加方便容易。
离轴三反光学系统 初始结构计算 偶次非球面 公差分析 off-axial three-mirror system initial structure solution even aspheric surface tolerance analysis 
光学技术
2020, 46(2): 192
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
以同轴三反像差理论为基础,运用仿真软件确定满足设计要求的初始结构参数,基于三镜同轴,入射光束离轴,主镜和三镜顶点相交的光学设计理念,设计出一种易于装调、精度保证的离轴三反光学系统。该系统结合数字微镜器件目标生成器为装甲车辆提供动态实时模拟目标。该光学系统的工作波段为200~1200 nm,焦距为2800 mm,视场为2°,入瞳直径为350 mm。设计结果表明,本光学系统最大相对畸变为0.1056%,各视场的波像差均优于λ/40(主波长λ=636.3 nm)。在70 lp/mm下,本系统的调制传递函数(MTF)均优于0.54,接近衍射极限,成像质量好,满足无穷远动态目标模拟需求;对加工和装配进行公差分析后可知,光学系统的MTF值大于0.4。
光学设计 动态目标模拟 离轴三反光学系统 公差分析 
激光与光电子学进展
2020, 57(1): 012203
王志强 1,*杨科 1李源 1,2严鸿维 1[ ... ]刘太祥 1
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 北京科技大学 数理学院,北京 100083
为了研究静/动态刻蚀过程中熔石英表面质量和抗激光损伤性能的演变规律,优化化学刻蚀工艺,使用HF酸缓冲液对熔石英分别进行了不同时间的静/动态刻蚀处理。实验表明,由于兆声场辅助搅拌作用,熔石英动态刻蚀的刻蚀速率快于静态刻蚀。动态刻蚀后熔石英表面均方根(RMS)粗糙度和反射面形分别为<1 nm和0.46λ,其3倍频透射率先小幅增加后保持稳定,相比初始表面增加约0.1%。而静态刻蚀使得表面RMS粗糙度和反射面形分别增加至~5 nm和0.82λ,其3倍频透射率先基本不变后下降,相比初始表面下降约0.4%。二者损伤阈值呈现明显不同变化规律: 静态刻蚀使熔石英损伤阈值先小幅增加约30%后逐渐降低,动态刻蚀使熔石英损伤阈值增加近一倍后保持相对稳定。结果表明,动态刻蚀后熔石英光学元件性能明显优于静态刻蚀。
激光光学 熔石英 化学刻蚀 动态刻蚀 激光诱导损伤 laser optics fused silica chemical etching dynamic etching laser-induced damage 
应用光学
2017, 38(5): 837
作者单位
摘要
深圳大学 计算机与软件学院, 广东 深圳 518060
本文通过分析三角函数的泰勒展开式, 提出了一种利用多项式函数优化三角函数的计算方法, 用于改善虚拟系统中水波模拟的实时性。本算法中, 通过引入多种控制波形的参数, 实现了水波波形的多样性。在此基础上, 还提出了一种计算表面法向量的方法, 以便更好地与周围环境及光线进行交互。选用自然水波图像作为参考, 并与当前典型算法Gerstner和FFT算法进行性能对比。实验结果表明, 本文算法能生成丰富、自然的水波运动, 且一定程度上减少了水波模拟过程中的计算量(约13%), 适用于实时性要求较高的系统。
多项式函数 Gerstner波 泰勒展开式 三角函数 实时渲染 Polynomial function Gerstner wave Taylor expansion Trigonometric functions real-time rendering 
光学 精密工程
2017, 25(4): 1112
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生院, 北京 100088
3 北京科技大学 数理学院, 北京 100083
化学刻蚀是提升熔石英光学元件抗激光损伤性能的重要后处理技术之一,但刻蚀后熔石英表面附着的沉积物对其表面质量、透射性能和抗激光损伤性能有很大影响。使用光学显微镜和原子力显微镜表征了化学刻蚀后附着于熔石英表面的沉积物的微观形貌,并分析了其形成机理; X射线能谱分析表明化学刻蚀后熔石英表面沉积物主要由Fe,Ni,Al等元素的金属盐组成。损伤阈值测试结果表明熔石英表面高密度沉积物区域的损伤阈值明显低于非沉积物区域,沉积物对熔石英光学元件的抗激光损伤性能产生严重影响,它们是诱导熔石英激光损伤的前驱体。
激光光学 熔石英 化学刻蚀 沉积物 激光诱导损伤 laser optics fused silica chemical etching redeposit laser-induced damage 
强激光与粒子束
2017, 29(4): 041001
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为了提高基于普适模型的无波前探测自适应光学(AO)算法的收敛性能,建立了一套基于Zernike模式的127单元变形镜AO系统仿真模型。以峰值斯特列尔比(Sr)和提出的快速稳定收敛百分比为评价标准,研究不同湍流强度下扰动系数、Zernike模式数、斜率因子对校正效果和收敛速度的影响,验证了该仿真系统对静态畸变波前良好的校正能力。结果表明,扰动系数小于0.01时系统可以稳定收敛;增加Zernike模式数可以提高系统收敛时的Sr,但同时收敛速度会有所降低。提出的改进矢量化斜率因子,可以有效提升系统在一次迭代后的校正效果,特别是对大畸变波前具有较强的适应性。
大气光学 自适应光学 波前校正 无波前探测 Zernike模式 变形镜 
中国激光
2016, 43(9): 0905002

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