白天硕 1,2,3王莞竹 1,2,3张龙飞 1,2,4张璇如 1,2,3,4,*崔铁军 1,2,3,4,*
1 东南大学 毫米波国家重点实验室，南京 210096
2 东南大学 电磁空间科学与技术研究院，南京 210096
3 东南大学 信息科学与工程学院，南京 210096
4 东南大学 微电子学院，南京 210096
人工局域表面等离激元是一种基于表面等离激元超材料的电磁谐振模式，在微波、毫米波和太赫兹频段可实现深亚波长场束缚、高品质因子、高介电灵敏度等优异传感特性，并且与平面印刷电路工艺兼容，易于和信号检测电路、无线通信电路集成，因此在小型化便携式的物联传感领域展现出广阔的应用前景。本文重点介绍人工局域表面等离激元传感的新原理、相关技术及典型应用。在传感新原理方面，讨论了新型人工局域表面等离激元的谐振结构、电磁模式、以及涡旋波传感原理；在传感指标提升技术方面，探讨了模式间耦合和有源放大两种传感增强方法；在应用探索方面，回顾了人工局域表面等离激元在溶液浓度传感、细胞传感和力学量传感等方向的代表性工作，介绍了小型化人工局域表面等离激元传感系统的最新进展。最后，对人工局域表面等离激元传感的发展趋势进行了讨论和展望。
电磁谐振 人工局域表面等离激元 传感增强 传感灵敏度 传感系统 Electromagnetic resonances Spoof localized surface plasmons Sensing enhancements Sensing sensitivity Sensing systems 光子学报
2023, 52(10): 1052401
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
中红外波段激光光源在环境监测、材料加工、外科手术、**等领域发挥重要作用。泵浦低损耗、高浓度Er3+掺杂ZBLAN(Er∶ZBLAN)光纤是产生近3 μm激光输出的主要手段之一，相较于其他同波段固态激光器，Er∶ZBLAN光纤激光器具有易集成、效率高,可采用激光二极管直接泵浦等优势，性能日渐提升的Er∶ZBLAN光纤激光器有望成为3 μm波段最先发展成熟、走向应用的激光光源。本文主要介绍Er∶ZBLAN光纤激光器工作原理和发展现状，对三种不同的Er∶ZBLAN光纤激光器存在的问题进行分析和总结，最后对Er∶ZBLAN光纤激光器发展趋势进行展望。
中红外 激光输出 能级结构 Er∶ZBLAN光纤 连续光纤激光器 脉冲光纤激光器 波长可调谐光纤激光器 midinfrared laser output energy level structure Er∶ZBLAN fiber continuous fiber laser pulsed fiber laser wavelengthtunable fiber laser
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
中红外2～5 μm波段在气体检测、航天航空、红外对抗、医疗手术等领域具有广泛的应用, 由此开展了大量中红外材料的研究。相较于其他中红外材料, 柔性可多向传输的氟化物玻璃光纤由于低的声子能量和优异的中红外光谱性能, 受到广泛关注。基于此, 本文系统介绍了不同氟化物玻璃光纤(如氟锆酸盐玻璃光纤、氟铟酸盐玻璃光纤、氟铝酸盐玻璃光纤等)的研究现状和存在问题, 展示了氟化物玻璃光纤中普遍研究的各类组分的结构、物化性能、光谱性能等, 重点介绍了激光领域中氟化物玻璃光纤基于不同稀土离子掺杂实现的不同波段的光纤激光器和覆盖不同波长范围的超连续谱光源, 并对氟化物玻璃光纤的研究方向和制备工艺探索进行了展望。
中红外 氟化物 玻璃光纤 mid-infrared fluoride glass fibers
广西电网有限责任公司 电力科学研究院, 广西 南宁 530000
针对六氟化硫(SF6)红外图像对比度低、纹理细节模糊而难以增强泄漏区域的问题, 提出了基于改进限制对比度的自适应直方图均衡化(CLAHE)的SF6红外图像增强算法。采用双边滤波将原始图像分为基础图像和细节图像;采用CLAHE算法来处理基础图像, 提高泄漏区域的对比度;对细节图像进行分段线性变换和拉普拉斯变换图像, 以突出图像的边缘;将两幅图像进行线性叠加以获取最终的红外图像, 实现图像增强。实验结果表明, 算法对SF6红外图像泄漏区域的增强效果优于常见的几种红外图像增强算法, 不仅有效地抑制了噪声和提高泄漏区域的对比度, 而且突出泄漏区域的边缘, 丰富了细节信息。
图像增强 SF6红外图像 双边滤波 限制对比度的自适应直方图均衡化 image enhancement SF6 infrared image bilateral filtering histogram equalization to limit contrast
同济大学 物理科学与工程学院, 上海 200092
原子力显微镜是微纳米测量领域主要测量工具之一。由于原子力显微镜探针不可能无限尖锐, 使得测量图像包含了一部分探针信息, 这是其图像失真的一大影响因素。通过获取探针形状和尺寸, 可以有效去除测量图像的“探针效应”从而提升准确度。文中以研制良好样品内一致性的探针校准器为目标, 应用Si/SiO2多层膜光栅技术, 初步研制了20 nm标称值的线宽结构用于原子力显微镜探针校准。表征结果显示, RFESP型(Rectangular Front Etched Silicon Probe)探针稳定扫描时探针前角由15°增加至36°左右, 探针后角由25°增加至45°左右, 呈现钝化趋势。由此表明, 基于Si/SiO2多层膜光栅技术研制的线宽型探针表征器可以快速表征出探针侧壁角度信息, 是原子力显微镜探针扫描过程中探针形貌快速监测和估计的有效手段, 对于促进探针表征与图像准确度提升均具有重要意义。
原子力显微镜 探针效应 探针校准器 多层膜光栅 atomic force microscope tip effect tip characterizer multilayer gratings 红外与激光工程
2020, 49(2): 0213001
1 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430072
2 广西电力科学研究院, 广西 南宁 530015
光谱去噪是光谱检测的重要环节。 针对光谱信号易受光谱仪热噪声、 现场机械振动以及随机噪声等因素影响, 而在线监测系统要求减少人为参数选择对去噪效果的影响, 提出利用奇异值分解(SVD)理论对光谱信号去噪。 提出一种改进的降噪阶次选取方法: 指定奇异值差分谱最大峰值点θ１为所选阶次下界; 利用奇异值、 奇异值差分谱综合信息选取阶次上界θ２; 将区间θ１～θ２定义为模糊区域, 通过模糊C均值聚类求取隶属度, 赋予模糊区域内奇异值相应的权重系数。 用所提方法对不同信噪比下SO2紫外光谱信号去噪, 将信噪比、 均方根误差、 波形相似系数、 平滑度指标用于去噪效果的评价。 去噪结果表明: 所提方法完全基于数据驱动, 具有较好的去噪效果, 能够真实的恢复原始信号。
光谱去噪 奇异值分解 模糊C均值聚类 Spectra denoising Singular value decomposition Fuzzy C-means clusting 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2139
