作者单位
摘要
1 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室,江苏 南京 210023
2 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
3 北京交通大学信息科学研究所,北京 100044
4 之江实验室光纤传感研究中心,浙江 杭州 311100
5 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
6 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
7 中国电力科学研究院有限公司,北京 100192
8 中国煤炭地质总局勘查研究总院,北京 100039
9 中油奥博(成都)科技有限公司,四川 成都 611731
10 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光子器件与材料安徽省重点实验室,安徽 合肥 230031
11 齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省科学院激光研究所,山东 济南 250104
12 厦门大学航空航天学院,福建 厦门 361005
13 上海交通大学电子信息与电气工程学院,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
14 北京理工大学光电学院,信息光子技术工信部重点实验室,北京 100081
15 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室,四川 成都 611731
16 兰州大学土木工程与力学学院,甘肃 兰州 730000
我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首,分布式光纤传感技术(DOFS)作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术,近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战,在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上,对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。
光纤光学 分布式光纤传感技术 光时域反射仪 光频域反射仪 干涉型分布式光纤传感 
光学学报
2024, 44(1): 0106001
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学航天学院可调谐激光技术国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
首先,利用有限元分析方法,仿真模拟了石英音叉的应力和表面电荷分布,设计并加工了一种T字头石英音叉。经过实测,此T字头石英音叉的共振频率为8930.93 Hz,Q值为11164,叉指间距为1.73 mm,与目前广泛应用的商用石英音叉相比,T字头石英音叉的共振频率降低了73%,品质因数提高了22%。然后,通过测量水汽对其传感性能进行验证,发现相比于商用石英音叉,基于T字头石英音叉的石英增强光声光谱(QEPAS)系统信噪比提升了60.65%。最后,给出了石英音叉下一步优化的方向。
遥感 石英音叉 石英增强光声光谱 有限元分析 品质因数 信噪比 
光学学报
2023, 43(18): 1899910
程亚 1,2,*
作者单位
摘要
1 华东师范大学物理与电子科学学院,上海 200241
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海 201800

近年来,薄膜铌酸锂光子集成技术发展极为迅速,其背后有着深刻的物理、材料、技术原因。单晶薄膜铌酸锂为解决光子集成芯片领域长期存在的低传输损耗、高密度集成以及低调制功耗需求提供了至今为止综合性能最优的解决方案。面向未来的新一代高速光电器件与超大规模光子集成芯片应用,本文回顾了薄膜铌酸锂光子技术的起源及其近期的快速发展,讨论了若干薄膜铌酸锂光子结构的加工技术,并展示了一系列当前性能最优的薄膜铌酸锂光子集成器件与系统,包括超低损耗可调光波导延时线、超高速光调制器、高效率量子光源,以及高功率片上放大器与片上激光器。这些器件以其体积小、质量轻、功耗低、性能好的综合优势,将对整个光电子产业产生难以估量的影响。

光子集成 光波导 光调制器 微波光子学 光量子集成器件 薄膜 薄膜铌酸锂 
中国激光
2024, 51(1): 0119001
作者单位
摘要
国家自然科学基金委员会信息科学部,北京 100085

本文从国家自然科学基金申请与资助的角度,总结回顾了自“十三五”(2016—2020年)以来至“十四五”开局之年(2021年)期间国家自然科学基金委员会信息科学部光学和光电子学学科(F05)自由探索类项目、引导类项目以及人才类项目的申请资助情况,从项目数量、资助额度、依托单位、学科领域等角度分析了该领域基金资助的总体特征、结构性变化以及发展趋势,依据这一时期的优秀科研成果分析了基金资助的成效,并结合“十四五”发展规划对光学和光电子学学科未来的优先发展领域与基金管理工作进行了展望。

光学和光电子学 资助趋势 优化布局 
中国激光
2024, 51(1): 0121001
作者单位
摘要
浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室,光电科学与工程学院,先进光子学研究中心,嘉兴研究院智能光子研究中心,浙江大学杭州国际科创中心,浙江 杭州 310027

作为一种二维形式的超构材料,超构表面允许以前所未有的自由度对光的振幅、相位、偏振等维度进行灵活高效的调控,有望突破传统光学的限制,实现低成本、高性能、超轻超薄、功能新颖的新型光学元件,近年来引起了学术界和产业界越来越浓厚的研究兴趣。从物理机理、相位调控到正向设计方法,系统回顾了超构表面的设计原理。介绍了这些机理如何用于实现丰富的应用,包括功能复用、宽带宽、大视场、多层级联、非局域超构表面等,涵盖了最主要和最新的发展方向。最后,讨论了超构表面在走向实用化的道路上所面临的器件设计和加工制造上的挑战,并对领域未来的发展进行展望。

材料 超构表面 超构透镜 成像 光学全息 复用 消色差成像 
中国激光
2024, 51(1): 0103001
杨军 1,3,4,*林蹉富 2邹晨 2喻张俊 1,3,4[ ... ]秦玉文 1,3,4
作者单位
摘要
1 广东工业大学先进光子技术研究院,广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室,广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室,广东 广州 510006
光频域反射(OFDR)是一种基于光调频连续波原理的分布式光纤测量技术,它利用扫频光干涉信号频率与光纤位置之间的傅里叶变换关系获取沿光纤分布的散射/反射/损耗、相位和偏振等特征信息,可进一步反演光纤感测的温度、应力/应变等外界物理场分布。相比于时域、相干域等分布式测量技术,OFDR的优点是可兼顾高空间分辨率、高测量灵敏度、长测量距离、大动态范围、高速响应等性能。回顾了OFDR的测量原理,综述了分布式测量噪声来源、空间点扩展函数退化机理以及测量误差与噪声抑制等OFDR性能提升关键技术;推导了基于OFDR分布式传感的测量极限,分析了提升传感精度与测量距离的若干方法;概述了国内外OFDR仪器发展现状及其在集成波导器件与保偏光纤等测试、光纤陀螺环内部应力传感等应用范例,最后展望了未来的若干研究方向。
光频域反射技术 测量退化机理 分布式传感极限 光频域反射仪器 高性能应用 
光学学报
2024, 44(1): 0106002
作者单位
摘要
深圳大学微纳光电子学研究院纳米光子学研究中心,广东 深圳 518060

作为一种非平庸的拓扑结构,光学斯格明子近年来受到广泛的关注。由于具备尺寸小、稳定性高、拓扑结构多样等特点,光学斯格明子在高分辨率偏振成像、高密度光信息存储、高精度位移传感等领域具有潜在的应用价值。首先介绍光学斯格明子的基本原理及其激发与检测手段,然后分类总结不同光学系统中光学斯格明子的国内外研究进展。针对光学斯格明子的深亚波长特性,还综述其近年来相关的应用研究进展,并对其前景进行分析与展望。

光学斯格明子 拓扑自旋纹理 光学自旋-轨道耦合 深亚波长特性 
激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2400001
杨健 1,2王媛媛 1,2艾丹妮 1,2宋红 3[ ... ]王涌天 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心,北京 100081
3 北京理工大学计算机学院,北京 100081
4 北京理工大学医学技术学院,北京 100081
5 中国人民解放军总医院激光医学科,北京 100853
手术导航综合运用器官分割建模与手术规划、位姿标定与跟踪定位、多模态图像配准与融合显示等技术,使医生精确定位病灶与手术工具的位置,透过组织表面对内部组织进行观测,可大幅提升手术的安全性,缩短手术时间并提高手术效率。常规手术通常使用超声、内窥镜或X光等单模态影像进行手术过程引导,信息单一且均为二维影像,空间立体信息缺失,手术过程严重依赖医生经验;而多模态图像引导的手术导航技术通过融合多模态图像的优势,在三维空间提供病灶的结构或功能信息,大幅提升医生对血管、神经以及重要组织结构的空间辨识力。由此,本文针对多模态图像分割建模、手术方案决策、手术空间位姿标定与跟踪、多模态图像配准、图像融合与显示等多模态图像引导手术导航的关键技术进行总结和分析,提出其进一步发展面临的挑战并展望其未来发展趋势。多模态图像引导手术导航技术已成为神经外科、颅颌面、骨科、经皮穿刺、血管介入等临床科室精准治疗的新兴手段,具有重要的应用前景。
手术导航 手术机器人 多模态医学影像 医学图像处理 定位跟踪 配准融合 
光学学报
2023, 43(15): 1500002
刘佳敏 1赵杭 1吴启哲 1冯献瑞 1[ ... ]刘世元 1,3,***
作者单位
摘要
1 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北 武汉 430074
2 华中科技大学机械科学与工程学院,湖北 武汉 430074
3 光谷实验室,湖北 武汉 430074
随着亚10 nm集成电路芯片逐步进入消费电子、互联硬件、电子医疗设备等领域,由半导体制造设备所引入的晶圆缺陷对集成电路在良率与价格方面的影响将不断显现,由此带来的对典型缺陷进行高速识别、定位与分类等制造过程控制环节,将变得越来越具有挑战性。传统的晶圆缺陷检测方法包括明场、暗场及电子束成像方法,尽管能够覆盖绝大多数缺陷检测场景,但难以在检测精度、检测灵敏度和检测速度上取得较好的平衡。纳米光子学、计算成像、定量相位成像、光学涡旋、多电子束扫描、热场成像以及深度学习等新兴技术的出现,在提升缺陷灵敏度、分辨率以及对比度等方面已初步展现出一定的潜力,这为晶圆缺陷检测提供了新的可能性。因此,本综述将从缺陷的可检测性、缺陷检测系统与原理样机、先进图像后处理算法三个方面总结晶圆缺陷检测领域的最新进展,以期对初入该领域的研究人员和跨学科工作者提供一定助益。
测量 晶圆检测 集成电路 光学检测 光学成像 电子束成像 热场成像 
激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312003
介瑞敏 1肖春 1刘旭 1朱琛 1[ ... ]刘波 1,3,*
作者单位
摘要
1 之江实验室光纤传感研究中心,浙江 杭州 311100
2 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室,四川 成都 611731
3 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 311100
拉曼分布式光纤温度传感(RDTS)系统因其长期稳定性成为最早商业化的光纤传感产品之一,尤其在油气勘探传感的巨大市场中占据半壁江山。数十年来其技术发展日新月异,本文简述了RDTS的基本原理,着重分析了近年来领域内优化和提升RDTS的方法,分别从系统结构、部件优化、解调方式和智能信号处理等方面系统性地总结了最新研究进展,并通过走访调研了RDTS的全球市场概况及其在各工程领域的典型应用,旨在为分布式温度传感技术的同仁提供有益的参考。
光纤传感 拉曼分布式温度传感 空间分辨率 信噪比 市场调研 
光学学报
2024, 44(1): 0106011

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