王雪莹 1,2张哲宁 1,2皮明权 1,2彭子航 1,2[ ... ]王一丁 1,2
作者单位
摘要
1 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,长春 130012
2 吉林省红外气体传感技术工程研究中心,长春 130012
为研究中红外波段的片上波导传感性能,针对2 172.75 cm-1处的一氧化碳吸收线,提出基于InGaAs-InP平台的悬浮光子晶体波导传感器和悬浮脊形波导传感器。基于朗伯—比尔定律,通过Rsoft和COMSOL软件设计波导结构,优化了光子晶体波导的晶格常数、孔半径、中心孔半径和脊形波导的脊宽、条宽、脊高和条高。仿真结果表明,光子晶体波导和脊形波导的功率限制因子分别为250.69%和115.65%。对两种传感器进行计算和性能评估,得到两种传感器的传输损耗分别为27.5 dB/cm和3 dB/cm,最佳波导长度分别为72 μm和162 μm。设定探测器最小可检测信噪比为10,得到两种传感器的最小可检测气体浓度分别为9.13×10-6和8.51×10-6。讨论了波导传输损耗对传感器性能的影响,若能有效降低波导损耗,可进一步降低最小可检测气体浓度。对比两种传感器,光子晶体波导具有更大的功率限制因子,脊形波导具有低传输损耗和横磁模兼容性的优点。
波导传感器 中红外 吸收光谱 气体传感器 光子晶体波导 脊形波导 Waveguide sensor Middle infrared Absorption spectrum Gas sensor Photonic crystal waveguide Ridge waveguide 
光子学报
2023, 52(10): 1052414
岳杨 1郭龙超 1刘昊哲 2卜卫芳 1[ ... ]余雪 1,**
作者单位
摘要
1 成都大学 机械工程学院,四川 成都 610106
2 成都理工大学 材料与化学化工学院,四川 成都 610059
3 昆明理工大学 材料科学与工程学院,云南省新材料制备与加工重点实验室,云南 昆明 650093
4 交通运输部南海航海保障中心 北海航标处,广西 北海 536000
采用高温固相法制备了双钙钛矿结构的Ba2LuNbO6xTb3+x = 0.01,0.02,0.05,0.10,0.20)闪烁体材料,并系统地研究了其晶体结构、形貌和X射线激发的光学性能。研究表明,在X射线激发下,Ba2LuNbO6∶Tb3+的发射光谱主要由Tb3+的特征发射组成,其中最强发射峰位于545 nm处。X射线发射(RL)强度随Tb3+浓度的增加逐渐增大,当x= 0.1时发射强度达到最大值。此外,X射线辐照5 min后的热释光(TL)曲线显示该样品存在位于T1(377 K)和T2(460 K)的两个陷阱。其陷阱深度分别为0.754 eV和0.920 eV,这表明该材料具有潜在的X射线信息存储性能。因此,我们可通过加热或者980 nm激光二极管激发,有效诱导读出存储在深陷阱中的载流子,实现高亮度光激励发光(PSL)和热刺激发光(TSL)。基于此,由Ba2LuNbO6∶Tb3+与聚二甲基硅氧烷(PDMS)所制备的柔性闪烁体薄膜,在低X射线剂量辐照下表现出优异的X射线成像分辨率(12.5 lp/mm)以及延时成像特性。以上结果表明,所制备的Ba2LuNbO6∶0.1Tb3+在X射线探测和X射线信息存储方面具有潜在的应用前景。
闪烁体 Tb3+离子 X射线探测 Ba2LuNbO6 scintillators Tb3+ ions X-ray detection Ba2LuNbO6 
发光学报
2023, 44(9): 1597
Author Affiliations
Abstract
Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-electronic Information Technical Science of Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
The manipulation of structured light beams requires simultaneous spatial modulation of amplitude and phase. Based on the double-phase holography (DPH) algorithm, we demonstrate an efficient reconstruction of Bessel beams with arbitrary on-axis intensity. Also, the off-axis DPH method enables more than doubled laser energy utilization compared with the widely-used off-axis phase wrapping modulation method. The DPH algorithm is also used in two-photon polymerization to enable the rapid fabrication of microtube arrays, ortho-hexagonal scaffolds, and 2D patterned microstructures. This work gives experimental proof to show the powerful feasibility of the DPH method in constructing economic adaptive laser processing systems.
double-phase hologram structured beam two-photon polymerization 
Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 110002
皮明权 1,2黄一俊 1,2郑传涛 1,2赵焕 1,2[ ... ]王一丁 1,2
作者单位
摘要
1 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室,吉林 长春 130012
2 吉林省红外气体传感技术工程研究中心,吉林 长春 130012
制备了下包层为氟化镁、芯层为硫系玻璃的梯形光波导甲烷传感器,采用片上波长调制光谱技术,开展了气体检测实验,将仿真结果与实验结果进行了对比,证明了基于波长调制光谱的仿真模型的准确性。狭缝波导是常用的非悬浮波导气体传感器结构,优化了下包层为氟化镁、芯层为硫系玻璃的狭缝波导传感器结构,外限制因子达到了42%。根据实验测试得到的噪声幅值,理论研究了狭缝波导气体传感器和波长调制光谱技术结合的性能,分析了环境压强和工艺误差对狭缝波导气体传感器性能的影响。本工作为基于波长调制光谱的片上气体传感器的设计提供了指导。
光波导 波长调制光谱 片上集成 光波导传感器 气体传感器 optical waveguide wavelength modulation spectroscopy on-chip integration optical waveguide sensor gas sensor 
光学学报
2023, 43(18): 1899913
于淼 1何禹潼 1,*杨悦 2张崇富 1[ ... ]孔谦 1
作者单位
摘要
1 电子科技大学中山学院 电子信息学院,广东 中山 528402
2 吉林大学 仪器科学与电气工程学院,吉林 长春 130012
3 珠海任驰光电科技有限公司,广东 珠海 519000
研制了基于光纤干涉技术的海底地震海啸监测系统,并布放在海南省万宁市的国家海洋局乌场海洋环境监测站附近海域。研制的三分量光纤干涉地震计谐振频率大约250 Hz,灵敏度达到57 dB(0 dB代表1 rad/g),工作频率范围0.005~50 Hz,最小可探测振动加速度43.4 ng/ $\sqrt{{\rm{Hz}}} $;光纤干涉水位计测量精度达到±1 cm,测量范围0~110 m。系统自2017年10月完成布放,已经连续工作超过4年,并在长期运行过程中记录地震和实时水位数据。从2018年1月到2021年12月,在系统运行期间,东北亚地区发生里氏6.0级以上地震共计60余次,其中39次被系统成功监测,例如,给出了印度尼西亚苏拉威西附近海域发生的里氏6.8级以上地震的详细测量结果。文中报告了与这项工作相关的规划、设计、制造、实验室测试、海上安装、观测、数据采集和分析。介绍了系统布放过程,描述了地震计和水位计的工作原理,给出并分析了典型的地震记录和同期的水位监测记录。
光纤干涉仪 光纤干涉水位计 海底地震海啸监测系统 三分量光纤干涉地震计 fiber optic interferometer fiber optic interferometric water level monitor seafloor seismic and tsunami monitoring system tri-component fiber optic interferometric seismometer 
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220111
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 北京应用物理与计算数学研究所,北京 100088
为实现惯性约束聚变(ICF)内爆燃烧停滞阶段过程中最大压缩时刻的冷燃料面密度分布测量,设计了包含字母客体与针孔阵列的照相客体,通过同一发相同视角测量源分布与客体照相技术,首次建立了皮秒激光驱动的高能X射线源编码照相技术。通过星光III实验研究,基于W丝阵靶照相的反演图像空间分辨率5.4 μm±0.7 μm;激光到X射线(50~200 keV)的能量转换效率,W丝阵靶5.4×10−4,与传统Au单丝靶的转换效率(4.8×10−4)一致。基于源编码照相解决了传统皮秒激光背光照相中空间分辨率与光源亮度不能兼顾的困难,为强背景干扰下提供高信噪比、高分辨率的ICF靶丸压缩背光图像提供了重要照相方式。
惯性约束聚变 皮秒激光 背光照相 高能X射线 空间分辨率 inertial confinement fusion ps laser backlight high-energy X-ray spatial resolution 
强激光与粒子束
2022, 34(12): 122001
Author Affiliations
Abstract
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics Mianyang China
In order to establish a compact all-optical Thomson scattering source, experimental studies were conducted on the 45 TW Ti: sapphire laser facility. By including a steel wafer, mixed gas, and plasma mirror into a double-exit jet, several mechanisms, such as shock-assisted ionization injection, ionization injection, and driving laser reflection, were integrated into one source. So, the source of complexity was remarkably reduced. Electron bunches with central energy fluctuating from 90 to 160 MeV can be produced. Plasma mirrors were used to reflect the driving laser. The scattering of the reflected laser on the electron bunches led to the generation of X-ray photons. Through comparing the X-ray spots under different experimental conditions, it is confirmed that the X-ray photons are generated by Thomson scattering. For further application, the energy spectra and source size of the Thomson scattering source were measured. The unfolded spectrum contains a large amount of low-energy photons besides a peak near 67 keV. Through importing the electron energy spectrum into the Monte Carlo simulation code, the different contributions of the photons with small and large emitting angles can be used to explain the origin of the unfolded spectrum. The maximum photon energy extended to about 500 keV. The total photon production was 107/pulse. The FWHM source size was about 12 μm.
Laser and Particle Beams
2022, 2022(3): 4132792
乐玮 1黄景林 1羊强 2祁道健 1[ ... ]杜凯 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 中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900
3 等离子体物理重点实验室, 四川 绵阳 621900
表面增强拉曼光谱技术因其高灵敏度、操作简单、快速检测等优点,被广泛用于病毒检测方面。国内外的病毒拉曼检测研究主要集中在检测病毒核酸以及组成核酸的各种碱基的表面增强拉曼光谱(SERS),但少见对病毒蛋白的SERS检测。以新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的S蛋白为检测对象,采用无标记SERS检测方法,对比SARS-CoV-2固态、饱和液态S蛋白的普通拉曼光谱和选用40 nm金纳米粒子为基底的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱。结果表明,以40 nm金纳米粒子为基底,采用SERS技术检测SARS-CoV-2的S蛋白是完全可行的。SARS-CoV-2的S蛋白分子中的羧基与金纳米粒子发生了分子增强,氨基与金纳米粒子发生了电磁增强,从而使得SARS-CoV-2的S蛋白拉曼效应得到了增强,并使得峰位发生一定移动。实验获得了较好的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱,为建立敏感、特异、快速的SARS-CoV-2检测新技术提供了一种方法。
表面增强拉曼光谱技术 新型冠状病毒 金纳米粒子 蛋白质 相互作用 surface-enhanced Raman spectroscopy technology severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) gold nanoparticles protein interaction 
强激光与粒子束
2021, 33(11): 119001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Opto-Electronics Information Technology (Tianjin University), Ministry of Education, School of Precision Instruments and Opto-Electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Beijing Key Laboratory for Metamaterials and Devices, Key Laboratory of Terahertz Optoelectronics, Ministry of Education, and Beijing Advanced Innovation Center for Imaging Technology, Department of Physics, Capital Normal University, Beijing 100048, China
3 Beijing Engineering Research Center for Mixed Reality and Advanced Display, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
4 Information Materials and Device Applications Key Laboratory of Sichuan Provincial Universities, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China
5 e-mail: yating@tju.edu.cn
6 e-mail: yzhang@mail.cnu.edu.cn
7 e-mail: jqyao@tju.edu.cn
Polarization manipulation of electromagnetic wave or polarization multiplexed beam shaping based on metasurfaces has been reported in various frequency bands. However, it is difficult to shape the beam with multi-channel polarization conversion in a single metasurface. Here, we propose a new method for terahertz wavefront shaping with multi-channel polarization conversion via all-silicon metasurface, which is based on the linear shape birefringence effect in spatially interleaved anisotropic meta-atoms. By superimposing the eigen- and non-eigen-polarization responses of the two kinds of meta-atoms, we demonstrate the possibility for high-efficiency evolution of several typical polarization states with two independent channels for linearly polarized waves. The measured polarization conversion efficiency is higher than 70% in the range of 0.9–1.3 THz, with a peak value of 89.2% at 1.1 THz. In addition, when more other polarization states are incident, combined with the integration of sub-arrays, we can get more channels for both polarization conversion and beam shaping. Simulated and experimental results verify the feasibility of this method. The proposed method provides a new idea for the design of terahertz multi-functional metadevices.
Photonics Research
2021, 9(10): 10001939
作者单位
摘要
1 吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 长春3002
2 电子科技大学中山学院 电子信息学院, 广东中山5840
3 山东大学 海洋研究院, 济南250061
4 珠海任驰光电科技有限公司, 广东珠海519000
针对相位敏感光时域反射系统中传统人工特征提取和模式识别方法实时性差、准确率低的问题,提出一种波网络模式识别方法。该方法通过因果空洞卷积结构充分分析光纤振动信号的时序因果性,通过残差块结构使模型更快收敛,以实现更高的识别准确率和效率。实验结果表明,在对手拍、脚踩、棒击三种信号识别时,与一维卷积神经网络结构和长短期记忆网络结构方法相比,该方法识别准确率高达99.85%;且训练耗时最少,低至96 s,测试耗时也仅为30 ms,满足应用实时性的要求。该模式识别方法既具有高准确率又具有高实时性,对于φ-OTDR系统在周界安防中的应用推广具有重要意义。
相位敏感 光时域反射系统 深度神经网络 因果空洞卷积 残差网络 模式识别 Phase-sensitive Optical time-domain reflectometric system Deep neural network Causal dilated convolution Residual network Pattern recognition 
光子学报
2021, 50(3): 50

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