Xinyu Liu 1Shaoxiong Wu 1,2Xiaoxue Cao 1,3Feng Tian 1,2[ ... ]Yang Xu 1,2,6,*
Author Affiliations
Abstract
1 School of Micro-Nano Electronics, ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials, Zhejiang Universityhttps://ror.org/00a2xv884, Hangzhou 310027, China
2 ZJU-UIUC Institute, International Campus, Zhejiang Universityhttps://ror.org/00a2xv884, Haining 314400, China
3 Department of Polymer Science and Engineering, MOE Key Laboratory of Macromolecular Synthesis and Functionalization, Key Laboratory of Adsorption and Separation Materials & Technologies of Zhejiang Province, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
4 e-mail: l-peng@zju.edu.cn
5 e-mail: huanhu@intl.zju.edu.cn
6 e-mail: yangxu-isee@zju.edu.cn
Graphene-based photodetectors have attracted much attention due to their unique properties, such as high-speed and wide-band detection capability. However, they suffer from very low external quantum efficiency in the infrared (IR) region and lack spectral selectivity. Here, we construct a plasmon-enhanced macro-assembled graphene nanofilm (nMAG) based dual-band infrared silicon photodetector. The Au plasmonic nanostructures improve the absorption of long-wavelength photons with energy levels below the Schottky barrier (between metal and Si) and enhance the interface transport of electrons. Combined with the strong photo-thermionic emission (PTI) effect of nMAG, the nMAG–Au–Si heterojunctions show strong dual-band detection capability with responsivities of 52.9 mA/W at 1342 nm and 10.72 mA/W at 1850 nm, outperforming IR detectors without plasmonic nanostructures by 58–4562 times. The synergy between plasmon–exciton resonance enhancement and the PTI effect opens a new avenue for invisible light detection.
Photonics Research
2023, 11(10): 1657
作者单位
摘要
中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置是一台用于材料、光谱、生物、医学等领域前沿研究的多功能用户装置,在实验室现有的太赫兹自由电子激光装置(CTFEL)基础上,拟新增两套2×9-cell超导加速单元和两台波荡器,将电子能量提升至最大50 MeV,输出频率覆盖范围拓展至0.1~125 THz,最大宏脉冲功率大于100 W。同时,采用跑道型束线设计,拟建设一台小型能量回收型直线加速器实验研究平台。本文主要介绍了中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置的总体设计、工作模式以及用户实验站布局。
激光器 自由电子激光 红外太赫兹 超导加速器 波荡器 能量回收型直线加速器 lasers free-electron laser(FEL) infrared terahertz superconducting accelerator undulator energy recovery linac 
中国激光
2023, 50(17): 1718001
作者单位
摘要
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, College of Physics and Electronics Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi , China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi , China
3 College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi , China
We report the effective slowing and trapping of Cs atoms in an ultrahigh-vacuum apparatus. The heated Cs atoms in an oven are slowed using a Zeeman slower after the oven chamber and then trapped using a magneto-optical trap in a science chamber. Compared to the traditional vacuum pressure of ~10-7 Pa determined by the vapor pressure of Cs atoms in the oven chamber, the designed cold nipple and differential pumping tube are used between the oven and the oven chamber to achieve a lower vacuum pressure of ~3.6×10-9 Pa. This is beneficial for achieving and maintaining an ultrahigh vacuum in the science chamber. We demonstrate the performance of our apparatus through the effective slowing of Cs atoms and an optimal magneto-optical trap.
ultrahigh-vacuum apparatus Cs atom Zeeman slower magneto-optical trap 
激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1736001
作者单位
摘要
1 暨南大学光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室,广东 广州 510632
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
3 中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
4 广东工业大学广东省信息物理融合系统重点实验室,广东 广州 510006
5 季华实验室,广东 佛山 528200
太赫兹调制器作为太赫兹技术应用的重要器件之一,在太赫兹通信、成像和传感等领域具有广泛应用前景。但是目前太赫兹调制器调制深度、工作带宽、稳定性等有待提升,这制约了太赫兹技术的进一步推广与发展。基于此,设计并制备了一种新型光控砷化镓/侧边抛磨太赫兹光纤(SPTF)调制器,将砷化镓转移到太赫兹光纤抛磨区,增强太赫兹波倏逝场与砷化镓相互作用。在外置808 nm激光器照射下实现对太赫兹波幅度调制,调制深度达到97.4%。实验结果表明,这种新型的光纤调制器具有较好的光控调制效果。同时,该器件体积小、集成度高,具有广泛应用的潜力。
太赫兹调制器 侧边抛磨光纤 砷化镓 光控 调制深度 terahertz modulator side-polished fiber GaAs optically control modulation depth 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811003
作者单位
摘要
光场调控和信息感知工业和信息化部重点实验室,陕西省光信息技术重点实验室,西北工业大学物理科学与技术学院,陕西 西安 710129
随着大数据时代的到来,空间光通信已被广泛应用于各种通信系统中,但随之而来的是容量瓶颈的挑战。基于光场频率、时间、偏振、横向空间模式等维度调控的信息编解码方法在解决容量问题方面展现了优异性能,但光场的纵向维度却未被应用于信息编解码。针对此问题,本文提出了一种基于电介质超表面的光场纵向维度信息编解码新方法,基于四原子结构的几何相位和传输相位联合调控,实现了透射场自旋相关的复振幅调控。同时,利用光学冻结波原理产生了轨道角动量模式叠加态的纵向可控变化,并验证了光场模态的纵向调控能够以指数级提升信道中的模态容量。纵向维度作为一个全新的编码自由度,有望进一步提高自由空间光通信性能。
表面光学 超表面 纵向调控 复振幅 编码 optics at surface metasurface longitudinal modulation complex amplitude encoding 
中国激光
2023, 50(18): 1813013
Yanke Li 1Yu Zou 1Sheng Liu 1,3,*Peng Li 1,2,4,*[ ... ]Jianlin Zhao 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Light Field Manipulation and Information Acquisition, Ministry of Industry and Information Technology, and Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical Universityhttps://ror.org/01y0j0j86, Xi’an 710129, China
2 Collaborative Innovation Center of Light Manipulation and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
3 e-mail: shengliu@nwpu.edu.cn
4 e-mail: pengli@nwpu.edu.cn
5 e-mail: wbyxz@nwpu.edu.cn
The spin Hall effect of a light beam is essentially a product of circular birefringence but is rarely demonstrated. Here, we provide a scheme for initiating off-axis circular birefringence based on the spin-dependent wave vector bifurcation of Bessel beams via a single liquid crystal Pancharatnam–Berry phase element. The tilted Bessel beam shows a detectable photonic spin Hall effect. By introducing the nonlinear propagation trajectories, the spin Hall effect is greatly enhanced. More surprisingly, the two spin states exactly propagate along the scaled trajectories, enabling flexible control of the spin separation. This phenomenon is also applicable to other Bessel-like beams with nonlinear trajectories, which have been already reported.
Photonics Research
2023, 11(9): 1553
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部,安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏 苏州 215162
3 河南赛诺特生物技术有限公司,河南 郑州 450001
宫颈异常细胞特征细微难以提取、小目标容易漏检、细胞边界回归不准确导致异常细胞检测精度不高,鉴于此,本文提出了一种结合注意力的全尺度特征融合RetinaNet(AFF-RetinaNet)宫颈异常细胞检测算法。首先,采用ResNeSt-50作为特征提取网络提取宫颈异常细胞的细微特征;其次,引入平衡特征金字塔(BFP)结构,对所有特征层进行全尺度融合,增强小目标的语义信息,并利用BFP中的非局部注意力模块获取图像的全局信息,以进一步增强特征空间的语义信息;最后,采用CIoU Loss作为回归分支的损失函数,以提高对异常细胞边界回归的准确率。另外,针对实际应用场景,基于AFF-RetinaNet算法实现了全视野宫颈细胞病理学图像(WSI)推理流程,并基于该推理流程对WSI中的异常细胞进行了检测。AFF-RetinaNet在宫颈异常细胞数据集上的平均精度均值(mAP)为83.4%,其中对小目标的mAP值(mAP-s)达到了24.4%,相较于基准RetinaNet算法分别提高了3.2个百分点和10.8个百分点。基于AFF-Retina的WSI推理结果在感兴趣区域中的mAP为70.8%。实验结果表明:AFF-RetinaNet算法可以增强对小尺寸异常细胞的检测能力,有效提升宫颈异常细胞的检测精度。基于AFF-RetinaNet的宫颈WSI推理流程可辅助医生快速定位高分辨率宫颈WSI中的异常细胞,有望减轻医生的阅片负担。
医用光学 宫颈细胞病理图像 目标检测 小目标 特征融合 注意力机制 medical optics cervical cytopathological image object detection small object feature fusion attention mechanism 
中国激光
2023, 50(15): 1507203
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Light Field Manipulation and Information Acquisition, Ministry of Industry and Information Technology, Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Physical Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China
We numerically demonstrate that the tight focusing of Bessel beams can generate focal fields with an ultra-long depth of focus (DOF). The ultra-long focal field can be controlled by appropriately regulating the order of the Bessel function and the polarization. An optical needle and an optical dark channel with nearly 100λ DOF are generated. The optical needle has a DOF of 104.9λ and a super-diffraction-limited focal spot with the size of 0.19λ2. The dark channel has a full-width at half-maximum of 0.346λ and a DOF of 103.8λ. Furthermore, the oscillating focal field with an ultra-long DOF can be also generated by merely changing the order of the input Bessel beam. Our results are expected to contribute to potential applications in optical tweezers, atom guidance and capture, and laser processing.
Bessel beam vector beam tight focusing depth of focus 
Chinese Optics Letters
2023, 21(7): 072601
作者单位
摘要
中国空气动力研究与发展中心 计算空气动力研究所,四川 绵阳 621000
烧蚀效应是高超声速飞行器目标特性分析评估中的重要问题之一。基于高温反应气体动力学方程与辐射输运方程,建立了飞行器表面防热材料热化学烧蚀流场及其红外辐射特性的计算模型和方法。以钝锥体弹头外形及其表面防热材料碳-碳为对象,研究了材料烧蚀效应对再入目标流场红外辐射特性的影响,分析了再入体烧蚀流场及尾流在不同波段红外辐射的分布特征和变化规律。研究发现:典型状态计算结果与试验测量及文献预测结果一致,表明烧蚀流场及红外辐射模型和方法的可行性;材料热化学烧蚀现象对再入流场红外辐射特性产生严重影响,使3~8 μm波段尾流积分辐射强度增加一个量级以上,并随着尾流长度增加而增大;烧蚀流场红外辐射主要来自CO、NO和CO2等化学组分,烧蚀对1~3 μm波段流场红外辐射影响相对较弱;再入速度不变情况下,烧蚀流场在3~8 μm波段红外辐射强度随再入高度降低而增强;再入高度不变情况下,烧蚀流场在同样波段红外辐射强度随着再入速度减小而减弱。
高超声速再入 防热材料 烧蚀效应 高温气体流场 红外辐射 hypersonic reentry thermal protection material ablation effects high temperature gas flow field infrared radiation 
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220606
作者单位
摘要
西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院物理电子与器件教育部重点实验室,陕西 西安 710049
本研究利用搭建的高精度单颗粒偏振光谱表征系统,测量了六方相NaYF4:Sm3+和单斜相BiPO4:Sm3+单颗粒微米晶体的偏振发光特性,并结合偏振庞加莱球法和偏振拟合法对偏振发光峰进行了分析。结果表明,两种晶相中的Sm3+离子均发射部分偏振光,不同的是,六方相发光峰的线偏角精确沿着或垂直于结晶c轴,而单斜相发光的线偏角与结晶c轴存在非平行或正交的夹角。基于局部点群对称性和晶体宏观对称性,揭示了六方相发光峰的正交线偏角起源于光学跃迁偶极子绕结晶c轴的旋转对称分布,而单斜相中偶极子不具备旋转对称性,导致其发光峰的线偏角随机取向。该发现对于利用晶体结构获得具有理想偏振发光特性的稀土单颗粒晶体具有指导意义。
稀土单颗粒光谱 偏振发光 晶体结构 点群对称性 rare-earth-ions doped single-particle spectroscopy polarized luminescence crystal structure point group symmetry 
激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106028

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