Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Micro-Nano Optics, College of Physics and Electronic Engineering, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China
2 Physik-Department, Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Technische Universität München, James-Franck-Straße 1, 85748, Garching, Germany
3 Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ), Technische Universität München, Lichtenbergstraße. 1, 85748, Garching, Germany
4 Tianjin Huahuixin Technology Group Co., Ltd, Zhongtian Avenue, Tianjin 300467, China
Optical logic gates play important roles in all-optical logic circuits, which lie at the heart of the next-generation optical computing technology. However, the intrinsic contradiction between compactness and robustness hinders the development in this field. Here, we propose a simple design principle that can possess multiple-input-output states according to the incident circular polarization and direction based on the metasurface doublet, which enables controlled-NOT logic gates in infrared region. Therefore, the directional asymmetric electromagnetic transmission can be achieved. As a proof of concept, a spin-dependent Janus metasurface is designed and experimentally verified that four distinct images corresponding to four input states can be captured in the far-field. In addition, since the design method is derived from geometric optics, it can be easily applied to other spectra. We believe that the proposed metasurface doublet may empower many potential applications in chiral imaging, chiroptical spectroscopy and optical computing.
metasurface polarization control asymmetric transmission logic gate Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 220073
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
黏膜组织病变的早期诊断和治疗是遏制黏膜组织癌变的有效手段。利用光谱检测技术，以实时、在体、无创的方式检测黏膜组织细胞的形态变化引起的光学特性改变，通过合理算法进行客观分析，可实现低成本大规模黏膜组织病变的筛查。为了提高面向黏膜组织病变诊断的光谱检测系统的灵敏度和特异性，开发了一套亚扩散域漫反射与荧光联合光谱测量系统，实现对不同深度黏膜组织的漫反射光谱和自体荧光光谱的高效采集，进而通过对光谱信息进行特征抽取，实现黏膜组织病变的快速筛查和恶性肿瘤等级的实时诊断。为了评估所开发系统的性能，开展了仿体实验、离体组织实验和在体实验：仿体实验证明了系统具有良好的测量稳定性；离体组织实验证明了该系统对离体组织具有优异的分类能力(不同类型组织的分类精度>98%，同类组织不同部位的分类精度>74%)；在体实验初步验证了该系统在黏膜组织诊断和分类领域中的应用潜力。
医用光学 黏膜组织诊断 亚扩散域 漫反射光谱 自体荧光光谱 支持向量机 中国激光
2022, 49(24): 2407101
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Collaborative Innovation Center for Optoelectronic Semiconductors and Efficient Devices, Jiujiang Research Institute, Xiamen University, Xiamen 361005, China
2 Laboratory of Micro-Nano Optics, School of Physics and Electronic Engineering, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China
3 Department of Electronic Science, Xiamen University, Xiamen 361005, China
Plasmonic high-quality factor resonators with narrow surface plasmon resonance (SPR) linewidths are extremely significant for surface-enhanced Raman scattering, optical sensors, imaging, and color filters. Unfortunately, extensive research on narrowing SPR linewidths is mainly based on noble metal nanostructures that are restricted by intrinsic loss. Here, heterostructures consisting of metal and dielectric metaphotonics are experimentally designed and fabricated for elaborating SPR linewidths. The results demonstrate that the SPR linewidths can be narrowed by 66.7% relative to that of aluminum nanostructures. The resonant linewidths are directly shrunk due to the interaction between low loss in the semiconductor nanostructures and electromagnetic confinement in the metal counterparts. Meanwhile, the resonant wavelength governed by heterostructure configurations shifts from 600 to 930 nm. This work will pave an avenue toward controlling resonant linewidths of metal-dielectric heterostructures for numerous applications.
Photonics Research
2022, 10(7): 1754
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 火箭军装备部驻成都地区第四军事代表室, 成都 610000
为了减小漏脉冲和干扰脉冲对激光解码的影响、提高导引头解码器的实时性和准确性, 在分析伪随机编码原理和制导信号解码过程的基础上, 采用基于数字匹配滤波器的识别方法对制导信号进行搜索识别, 提出了一种自适应扩展实时波门技术实现对目标的锁定跟踪。解码器系统的硬件采用现场可编程门阵列来设计和实现, 并进行了仿真测试及系统实测验证。结果表明, 在接收到一组编码信号的当前周期内即可完成码型识别, 解码实时性好; 在正常波门宽度为5μs的自适应扩展实时波门下, 100kHz高重频干扰信号的干扰成功概率降低至50%, 有效提高了制导的抗干扰性。此研究有利于提高半主动激光制导**的命中精度和可靠性。
激光技术 激光解码 数字匹配滤波器 实时波门 laser technique laser decoding digital matched filter real-time gate
1 北京大学 1. 化学与分子工程学院
2 前沿交叉学科研究院, 北京 100871
水解制氢是一种常温常压下的现场制氢方式。由于水解制氢材料氢含量高, 储存容易, 运输方便, 安全可靠, 一直受到研究者们的关注。本文综述了近年来水解制氢材料的总体发展情况, 介绍了三类主要的水解制氢材料, 包括硼氢化物(NaBH4, NH3·BH3)、金属(Mg, Al)以及金属氢化物(MgH2), 对不同材料的制氢原理、主要问题、催化剂与材料设计进行了详细介绍, 比较了不同体系的特点与制氢成本, 并对水解制氢及水解制氢材料的现状和商业化面临的困难做了评价, 最后对未来的发展方向进行了展望。
制氢 水解 金属 金属氢化物 硼氢化物 制氢成本 hydrogen generation hydrolysis metal metal hydride borohydride cost of hydrogen
为了满足无人驾驶、车载避障等应用需求，激光成像雷达通常需要识别几米到几百米大动态范围内的目标信号。限于体积成本，当激光雷达不具备自动增益控制功能时，如何实现从饱和到非饱和回波信号的高精度测量是激光雷达测距技术急需解决的问题。传统的激光成像雷达多采用时间数字转换器的边沿测距方法，该方法对于近距离饱和波形测距效果较好，但对于远距离小信号成像能力有限，因此提出了基于高速模数转换的全波形匹配测距方法。该方法通过对回波脉冲与高分辨率模板波形的滑动匹配，求取高精度的回波脉冲峰值位置。并在FPGA上实现了优化的快速收敛方法，提高了算法执行速度，在保证了测距精度的同时提高了激光成像雷达的有效成像范围。通过大量的成像实验验证，激光成像雷达测距精度可达2.7 cm，有效成像范围可达200 m以上。
近程大动态范围测距 激光成像雷达 全波形测距 波形匹配 large dynamic ranging imaging lidar full waveform ranging waveform matching 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200179
重庆理工大学 药学与生物工程学院, 重庆 400054
为提高数字微流控芯片上液滴驱动能力及效率, 开展了数字微流控系统的设计及平台搭建研究, 该系统包括上位机控制软件、下位机硬件系统和DMF芯片三部分。提出一种曲边四边形组合电极, 该电极图形边缘能与液滴保持更大的重合度, 可提供更大的初始驱动力。测试了芯片上空气浴和油浴中液滴的驱动控制, 测得在空气浴中碳酸丙烯脂液滴的平均速度为25 μm/s, 在油浴中碳酸丙烯脂液滴的平均速度为260 μm/s。实验结果表明, 所设计的曲边四边形电极可有效增强液滴的驱动控制能力。
数字微流控 液滴操控 电极图形 液滴驱动 digital microfluidics droplet manipulation electrode pattern droplet drive 光学 精密工程
2020, 28(11): 2488
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
基于激光激发/检测的非线性激光超声裂纹检测技术的核心在于,使用机械/激光辐照的方式在样品/裂纹上施加载荷,并使裂纹实现周期性开合。但真实裂纹的形貌复杂、裂纹壁粗糙等因素都会对结果产生影响。针对这一问题,用一黑玻璃平面与一平凸透镜的凸面模拟两裂纹壁,通过改变两者之间的距离模拟真实裂纹在载荷施加时的闭合过程。采用脉冲点激光源作为超声激发源,在黑玻璃中激发多模态的超声波,用激光测振仪探测超声,定量推进黑玻璃模拟裂纹的闭合过程,记录并研究不同推进距离下各模态信号峰峰值的变化。实验结果表明:在黑玻璃和平凸透镜完全不接触的状态下推动黑玻璃,随着黑玻璃推进距离的增大,黑玻璃与平凸透镜之间的挤压力度增大,直达纵波信号峰峰值和直达横波信号峰峰值呈现增大的趋势;在黑玻璃与平凸透镜挤压力度较小时,纵波转横波的模式转换信号峰峰值先增大后减小,而反射纵波信号峰峰值有减小的趋势。
测量 激光超声 裂纹闭合 人工裂纹 超声波 光学学报
2019, 39(12): 1212003
1 College of Physics and Electronic Engineering, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China
2 School of Optoelectronic Information, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
1 四川师范大学物理与电子工程学院，成都 610101
2 电子科技大学光电信息学院，成都 610054
Bowtie孔径结构已被广泛用于纳米直写光刻领域来获得超衍射聚焦光斑。然而，利用该结构获得的超衍射聚焦光斑呈椭圆形，影响了Bowtie结构的进一步应用。为了获得超衍射且圆形对称的聚焦光斑，本文提出了双Bowtie新型纳米光刻结构并利用Comsol软件仿真模拟了该结构的焦斑对称特性和电场增强特性。结果表明利用双Bowtie结构获得了圆形对称焦斑，并且出射面的电场强度得到了增强，是入射面电场强度的22倍。本文进一步将双Bowtie结构与金属/介质/金属结构相结合，使得局域增强后的透射光的传输距离(工作距)得到了显著延长。
Bowtie孔径结构 纳米直写光刻 电场增强特性 金属/介质/金属结构 Bowtie aperture structure nanometer direct-writing lithography electricity enhanced characteristic metal-insulator-metal structure
