作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 物理学院,合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,合肥 230031
目前商品化的显微物镜的适用波段范围无法满足360~1 000 nm波段范围的相关光子光斑的测量要求。从复消色差基础理论出发,研究了复消色差玻璃组合的选择方法,得到了二级光谱校正效果较好的玻璃组合。采用全球面折射式、无穷远校正的结构型式,设计出一款放大倍率为20倍、数值孔径为0.3、工作距离为10 mm、齐焦距为60 mm、视场为0.66 mm、工作波长范围为360~1 000 nm的平场复消色差显微物镜。调制传递函数曲线在80 lp/mm处接近衍射极限,场曲校正满足平场的国际标准,其余成像指标也接近衍射极限。公差分析结果表明,该显微物镜满足设计和实际加工要求。
光学设计 显微成像 显微物镜 平场复消色差 宽光谱范围 相关光子 装调 Optical design Microscopic imaging Microscope objective Plan-apochromatic Broadband apochromatic Correlated photons Adjustment 
光子学报
2023, 52(12): 1223002
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所,合肥 230031
2 中国科学技术大学,合肥 230026
3 西安应用光学研究所,西安 710065
为满足气候监测、微光辐射计量、单光子计量等定量应用需求,设计了基于相关光子自校准的紧凑型三通道微光辐亮度计,其光谱范围为460~1 550 nm,辐亮度测量范围为1×10-9~1×10-6 W/(cm2·sr·nm)。设计时考虑整机的集成化、小型化和模块化,将8个光谱波段集成为三通道结构。其中可见光近红外波段采用自由空间耦合,短波红外波段采用多模光纤耦合方式。通过设计优化分析,微光辐亮度计的第一、二通道的聚焦光斑满足Si单光子探测器光敏面300 μm像元要求,第三通道的聚焦光斑满足多模光纤62.5 μm芯径和0.22数值孔径要求,三个通道的聚焦光斑均可被单光子探测器光敏面接收,满足设计目标,可为后续的工程化应用提供参考。
辐射定标 辐亮度计 光学设计 相关光子 微光 Radiometric calibration Radiance meter Optical design Correlated photons Low light 
光子学报
2023, 52(12): 1212002
孟凡星 1,2张同意 1,2,*康岩 1薛瑞凯 1,2[ ... ]李力飞 1
作者单位
摘要
1 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,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
针对在低信噪比、极少量回波光子环境下,三维场景重建能力会受噪声光子及空缺像素影响而下降的问题,提出一种基于深度范围选取的单光子计数激光雷达高光子效率图像重建算法。首先,通过成像场景深度范围选取,去除深度范围外的噪声;然后,采用自适应邻域补充极少回波光子造成的空缺像素以确保场景的连续;最后,使用全变分正则化去除深度范围内残余噪声。通过仿真数据和实验数据验证了所提算法在低信噪比和少光子(小于1)情况下仍能有效重建场景的三维图像。
深度范围选取 高光子效率 三维重建 低信噪比 少光子 Depth range selection High photon efficiency Three-dimensional reconstruction Low signal-to-background ratio Few photons 
光子学报
2023, 52(9): 0910001
Ruikai Xue 1,2Yan Kang 1,*Tongyi Zhang 1,2,**Fanxing Meng 1,2[ ... ]Wei Zhao 1,2
作者单位
摘要
1 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi'an 710119, Shaanxi, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
In low-light conditions, the single-photon light detection and ranging (Lidar) technique based on time-correlated single-photon counting (TCSPC) is suited for collecting a three-dimensional (3D) profile of the target. We present a rapid 3D reconstruction approach for single-photon Lidar with low signal-to-background ratio (SBR) and few photons based on a combination of short-duration range gate selection, photon accumulation of surrounding pixels, and photon efficiency algorithm in this paper. We achieve the best noise filtering and 3D image reconstruction by choosing the optimal combined order of simple methods. Experiments were carried out to validate the various depth estimation algorithms using simulated data and single-photon avalanche diode (SPAD) array data under varying SBR. The experimental results demonstrate that our proposed method can achieve high-quality 3D reconstruction with a faster processing speed compared to the existing algorithms. The proposed technology will encourage the use of single-photon Lidar to suit practical needs such as quick and noise-tolerant 3D imaging.In low-light conditions, the single-photon light detection and ranging (Lidar) technique based on time-correlated single-photon counting (TCSPC) is suited for collecting a three-dimensional (3D) profile of the target. We present a rapid 3D reconstruction approach for single-photon Lidar with low signal-to-background ratio (SBR) and few photons based on a combination of short-duration range gate selection, photon accumulation of surrounding pixels, and photon efficiency algorithm in this paper. We achieve the best noise filtering and 3D image reconstruction by choosing the optimal combined order of simple methods. Experiments were carried out to validate the various depth estimation algorithms using simulated data and single-photon avalanche diode (SPAD) array data under varying SBR. The experimental results demonstrate that our proposed method can achieve high-quality 3D reconstruction with a faster processing speed compared to the existing algorithms. The proposed technology will encourage the use of single-photon Lidar to suit practical needs such as quick and noise-tolerant 3D imaging.
Lidar 3D imaging photon counting few photons time-of-flight imaging low SBR 
激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811033
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室,四川 绵阳 621900
非线性康普顿散射被认为是未来超短超强激光与物质相互作用中的主导性物理过程之一。目前大多数相关研究都基于一种主流的非线性康普顿散射物理模型,该模型假设辐射形成距离足够短、对初态和末态自旋求平均与求和、并忽略了参与散射的激光光子的能动量。近年来,一些研究为了在更广阔的参数空间内,更准确地描述非线性康普顿散射,也对这个主流物理模型提出了几种修正和改进。回顾了对非线性康普顿散射主流物理模型进行的几种改进和修正,介绍了它们的适用范围,分析了它们的基本性质并对其物理效应进行了简单讨论。
非线性康普顿散射 偏振 相干激光光子的能动量 相干长度 量子加速 nonlinear Compton scattering polarization energy and momentum of coherent laser photons coherence interval quantum acceleration 
强激光与粒子束
2023, 35(1): 012007
作者单位
摘要
1 西安交通大学 第一附属医院皮肤科, 陕西 西安 710061
2 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
面向医学检测领域对单色X射线的应用需求, 提出了一种X射线荧光单色仪的多阳极二次靶台结构优化设计方案。计算了不同能段X射线光子在人体皮肤、骨骼、脂肪中的穿透深度, 通过蒙特卡洛软件MCNP计算了原级X射线的最佳靶角、光子产生效率和辐射特性, 优选了阳极靶材料。在此基础上, 通过建立多能量点X射线荧光单色仪的二次靶台结构模型, 计算了不同阳极高压、靶角下二次铜靶的单色X射线转换效率, 量化了其Kα特征谱的占比。研究的相关工作为评估X射线荧光单色仪的辐射特性提供了一定依据。
X射线单色仪 辐射特征 蒙特卡洛模拟 光子产生效率 阳极靶结构 X-ray fluorescence monochromator radiation characteristics monte carlo simulation X-ray photons produce efficiency anode target structure 
光学技术
2022, 48(6): 710
刘红林 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 量子光学重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
透过散射介质的光学成像是人们长期追求但一直未能真正解决的问题。研究人员提出并发展了各种各样的方法和技术,从最早只利用弹道光的时间门和空间门技术,到后来利用了散射光的波前整形、散射矩阵测量和散斑自相关成像,再到近年热门的深度学习方法。尽管这些方法和技术都经过了毛玻璃、氧化锌薄膜、生物组织切片等薄散射介质的原理性验证,但随着介质厚度增加,所有方法和技术都迅速失效。厚度一直是难以克服的瓶颈。这篇评论归纳对比了散射成像的主要方法和技术,重新审视了经过散射介质波前被完全随机化等主流观点,分析了现有方法和技术无法透过厚散射介质成像的原因,并提出了未来有望真正解决问题的研究方向。
透过散射介质成像 弹道光 散射光 波前整形 散斑自相关成像 深度学习 imaging through scattering media ballistic photons scattered photons wavefront shaping speckle autocorrelation imaging deep learning 
红外与激光工程
2022, 51(8): 20220261
Author Affiliations
Abstract
CINVESTAV-Monterrey, Parque PIIT, Autopista al Aeropuerto km. 9.5, Apodaca, NL 66600, México
Bacterial resistance is today a matter of great medical concern, so it is urgent to investigate alternatives to alleviate it. Photodynamic inactivation (PDI) is a method that has been endorsed to inactivate different pathogens, including bacteria, fungi and viruses. PDI is achieved by using a photosensitizer (PS) molecule which generates reactive oxygen species under visible or UV radiation. We use visible light and UV-A radiation to excite four commercial PSs (methylene blue, rose bengal, riboflavin and curcumin), and nanoparticles synthesized in our laboratory. Despite these PSs having been thoroughly studied in the past by other research groups, in order to compare their effects in an appropriate way, we matched the number of photons they absorb. We found that methylene blue leads to the major inactivation of Escherichia coli. Furthermore, we evaluated the production of singlet oxygen and hydroxyl radicals in the photoinactivation process.Bacterial resistance is today a matter of great medical concern, so it is urgent to investigate alternatives to alleviate it. Photodynamic inactivation (PDI) is a method that has been endorsed to inactivate different pathogens, including bacteria, fungi and viruses. PDI is achieved by using a photosensitizer (PS) molecule which generates reactive oxygen species under visible or UV radiation. We use visible light and UV-A radiation to excite four commercial PSs (methylene blue, rose bengal, riboflavin and curcumin), and nanoparticles synthesized in our laboratory. Despite these PSs having been thoroughly studied in the past by other research groups, in order to compare their effects in an appropriate way, we matched the number of photons they absorb. We found that methylene blue leads to the major inactivation of Escherichia coli. Furthermore, we evaluated the production of singlet oxygen and hydroxyl radicals in the photoinactivation process.
Photodynamic inactivation E. coli ROS photons 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2022, 15(6): 2240010
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第三十八研究所, 合肥 230088
针对相控阵雷达宽带宽角波束扫描普遍存在的孔径渡越和波束倾斜的问题,提出了一种基于微波光子技术的相控阵波束形成网络系统,该系统采用收发共用的延时方式,在保证收发波束指向高度一致的同时也减少了系统的设备量。建立了16通道的收发共用的波束扫描系统进行实验验证,实现了X频段范围内的±30°的收发波束扫描,不存在波束倾斜现象,接收和发射波束指向高度一致,结合雷达系统分时收发工作的特点,可有效提升相控阵雷达系统的扫描探测能力。
微波光子 相控阵 波束形成 真时延 microwave photons phased array beam forming true time delay 
半导体光电
2022, 43(3): 609
作者单位
摘要
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200240

面向基于微波光子一体化信号处理与数字化的快速、大范围跳频接收机,设计并实现了自动同步捕获方案。所设计的同步方案基于直接功率探测-顺序搜索算法,利用现场可编程门阵列控制并调整本地接收跳频图案的时序,实现了切换时间约为4 ms、跳频频率达到33 GHz的跳频信号的自动同步捕获接收。

傅里叶光学 滤波 微波光子 跳频接收 同步捕获 顺序搜索 
光学学报
2022, 42(13): 1307001

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