分布式光纤传感器的编码技术研究

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作者 林全聪 程凌浩 +3 位作者 吕杰 张天放 梁浩 关柏鸥 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期255-270,共16页

基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码... 基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码脉冲序列增加DOFS的信号能量,是提高传感性能的一个重要技术途径。因此,编码技术的应用一直是DOFS研究的一个重要领域。综述了DOFS中编码技术的研究进展,阐述了编码技术提高传感性能的技术原理,归纳了不同编码方案的设计和实现方法,分析了不同类型DOFS的技术特征及其相应的编码技术应用方法。最后,对DOFS中的编码技术的发展进行了展望。 展开更多

关键词 传感器 分布式光纤传感器 编码技术 光纤瑞利传感器 光纤布里渊传感器 光纤拉曼传感器 光纤弱光栅阵列传感器

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保偏微纳光纤倏逝场传感器 被引量：8

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作者 李杰 李蒙蒙 +4 位作者 孙立朋 范鹏程 冉洋 金龙 关柏鸥 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期170-179,共10页

近年来,保偏微纳光纤以其高双折射特性和强倏逝场效应引起了研究者的关注.本文从保偏微纳光纤的结构类型、制备方法和模式双折射特性等出发,介绍了目前不同类型保偏微纳光纤倏逝场传感器的构造特征与实现方法,利用保偏微纳光纤在两个垂... 近年来,保偏微纳光纤以其高双折射特性和强倏逝场效应引起了研究者的关注.本文从保偏微纳光纤的结构类型、制备方法和模式双折射特性等出发,介绍了目前不同类型保偏微纳光纤倏逝场传感器的构造特征与实现方法,利用保偏微纳光纤在两个垂直偏振方向的倏逝场对外界的不同响应,可制成偏振相关的干涉型或光栅型等传感器件.本文探究了包括超高折射率灵敏度特性和温度不敏感特性等的内在产生机理,并考察了保偏微纳光纤倏逝场传感器在折射率、湿度、磁场和特异性DNA分子探测等方面的应用,其结果对微纳光纤及其传感器的研究和应用具有重要的意义. 展开更多

关键词 微纳光纤 高双折射 强倏逝场效应 折射率传感

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飞秒激光双光子聚合三维微纳结构加工技术 被引量：4

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作者 赵圆圆 金峰 +2 位作者 董贤子 郑美玲 段宣明 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1-33,共33页

飞秒激光双光子聚合微纳加工技术作为重要的三维微纳结构制备手段,已成为国际前沿研究热点。该技术利用激光与物质相互作用的双光子非线性吸收效应和阈值效应,可以突破经典光学理论衍射极限,实现纳米尺度的激光加工分辨力,在三维功能性... 飞秒激光双光子聚合微纳加工技术作为重要的三维微纳结构制备手段,已成为国际前沿研究热点。该技术利用激光与物质相互作用的双光子非线性吸收效应和阈值效应,可以突破经典光学理论衍射极限,实现纳米尺度的激光加工分辨力,在三维功能性微纳器件制备领域正在发挥着十分重要的作用。本文在介绍飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的光物理和光化学过程基本原理的基础上,重点回顾人们在改善加工线宽及分辨力、提高加工效率等方面的研究进展与发展概况。该技术所制备的各种微光学器件、集成光学器件、微机电系统以及生物医学器件,不仅充分展示了飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的高空间分辨力和真三维加工特点,也为其在相关前沿领域的应用提供具有启发性的思路。最后,对该技术实现高精度、高效率、低成本、大面积、多功能的三维微纳结构加工所存在的挑战和未来发展方向,进行了讨论和展望。 展开更多

关键词 飞秒激光 双光子聚合 光学衍射极限 加工分辨力 加工效率

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光子角动量在环形金属纳米孔异常透射过程中的作用 被引量：3

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作者 王帅 邓子岚 +2 位作者 王发强 王晓雷 李向平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期261-267,共7页

在环形凹槽包围环形金属纳米孔的异常透射器件的研究中,环形凹槽可以将携带光子角动量的入射光转化为涡旋表面等离极化激元,这些涡旋表面等离极化激元传向几何中心并与直接照射在环形纳米孔上的光子发生干涉,当相互干涉的光子满足相位... 在环形凹槽包围环形金属纳米孔的异常透射器件的研究中,环形凹槽可以将携带光子角动量的入射光转化为涡旋表面等离极化激元,这些涡旋表面等离极化激元传向几何中心并与直接照射在环形纳米孔上的光子发生干涉,当相互干涉的光子满足相位匹配条件时,环形纳米孔的透射率得到显著增强.本文利用理论分析和数值计算的方法研究了光子角动量和凹槽半径对环形纳米孔透射过程的影响.我们发现调节环形凹槽的半径和入射光携带的光子角动量可以调节光子在金膜上表面传输时的径向传播相位,进而影响了环形纳米孔附近的干涉电场强度,最终决定了环形纳米孔的透射率,进而可以通过调节凹槽的半径来调节携带不同光子角动量的光束在环形纳米孔的透射率.本文的研究结果对基于涡旋表面等离极化激元的异常透射器件的设计具有重要的指导意义. 展开更多

关键词 光子角动量 异常透射 表面等离极化激元

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双光束超分辨激光直写纳米加工技术 被引量：20

5

作者 曹耀宇 谢飞 +1 位作者 张鹏达 李向平 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1133-1145,共13页

随着纳米技术的不断发展,各行业领域对纳米尺寸结构的加工需求与日剧增,激光直写加工技术作为一项重要的三维微纳结构加工手段,在多个现代科学技术领域得到了广泛应用。针对三维微纳结构制备,双光束超分辨激光加工技术,结合双光子聚合(T... 随着纳米技术的不断发展,各行业领域对纳米尺寸结构的加工需求与日剧增,激光直写加工技术作为一项重要的三维微纳结构加工手段,在多个现代科学技术领域得到了广泛应用。针对三维微纳结构制备,双光束超分辨激光加工技术,结合双光子聚合(TPP)过程与受激发射损耗(STED)纳米显微技术的原理,实现了超光学衍射极限的加工分辨率,为三维纳米结构加工技术及其应用提供了新的发展方向。本文将阐述基于双光束超分辨激光加工技术超光学衍射极限的基本原理,并回顾该技术在改善加工线宽及分辨率等方面的研究进展,以及在相关领域中的应用。最后就如何实现低成本、高效率、大面积、多功能性材料加工存在的挑战和未来发展方向进行了讨论。 展开更多

关键词 激光直写加工 光聚合 受激辐射损耗 超分辨光学技术 三维纳米结构

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超分辨光存储研究进展 被引量：11

6

作者 姜美玲 张明偲 +1 位作者 李向平 曹耀宇 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期79-90,共12页

随着大数据和人工智能等信息技术日新月异,各行各业对数据信息存储的要求与日俱增。当前,以磁控存储技术为主的信息存储方式普遍存在寿命低、能耗高的缺点。与磁存储技术相比,光学数据存储技术具有能耗低、数据安全性高等优势,然而其数... 随着大数据和人工智能等信息技术日新月异,各行各业对数据信息存储的要求与日俱增。当前,以磁控存储技术为主的信息存储方式普遍存在寿命低、能耗高的缺点。与磁存储技术相比,光学数据存储技术具有能耗低、数据安全性高等优势,然而其数据存储容量受到光学衍射极限的极大制约。如何突破光学衍射极限,提升光存储技术光学系统的分辨能力,从而增加光学存储系统数据存储容量,是目前光存储技术进一步与大数据和云计算等信息技术融合的关键。本文阐述了基于超衍射极限分辨率的光学存储技术的原理和国内外发展现状,包括远场超分辨的三维光存储(如基于双光子吸收过程和饱和受激发射损耗荧光过程光数据存储)和近场超分辨二维光存储(如近场探针扫描显微存储、近场固体浸没透镜存储和超分辨近场结构存储)。最后,对基于超分辨光学存储技术当前存在的问题及未来发展方向进行了讨论。 展开更多

关键词 光数据存储技术 光学超分辨技术 超大容量数据存储

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超临界透镜的超衍射极限光场调控研究进展(特邀) 被引量：1

7

作者 郑怡茵 秦飞(指导) 李向平 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期166-178,共13页

与传统体材料光学透镜相比,平面衍射透镜具有加工制备容易、体积轻薄、便于集成等显著优势。同时,基于衍射效应的光学聚焦机制也为实现灵活的光场调控提供了便利。近年来,在光学超振荡理论的指引下,基于平面透镜的远场超衍射极限光场调... 与传统体材料光学透镜相比,平面衍射透镜具有加工制备容易、体积轻薄、便于集成等显著优势。同时,基于衍射效应的光学聚焦机制也为实现灵活的光场调控提供了便利。近年来,在光学超振荡理论的指引下,基于平面透镜的远场超衍射极限光场调控及其应用得到人们的广泛关注。超临界透镜在实现超衍射极限聚焦的同时能有效控制聚焦旁瓣和焦深,成为平面超衍射透镜的重要研究方向之一。本文总结了平面超临界透镜近年来的研究进展,简要概述了超临界透镜的原理和设计方法,对构建超临界透镜的几种光场调控类型及其应用进行了介绍,最后对该领域的未来发展作了展望。 展开更多

关键词 衍射光学 光场调控 超临界透镜 超衍射极限聚焦 超分辨成像

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裸露纤芯边孔光纤布拉格光栅制备及其折射率传感特性研究 被引量：1

8

作者 蒙云清 董贤 +2 位作者 武创 李杰 关柏鸥 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第1期117-125,共9页

提出并实现了两种结构的裸露纤芯边孔光纤布拉格光栅(SH-FBGs)的折射率传感器。第一种,采用光纤侧面抛磨法抛磨刻有FBG的边孔光纤(SHF)的一个空气孔,得到D形横截面SH-FBG传感器,在1.380折射率附近灵敏度约为24.0 nm/RIU(RIU为单位折射率... 提出并实现了两种结构的裸露纤芯边孔光纤布拉格光栅(SH-FBGs)的折射率传感器。第一种,采用光纤侧面抛磨法抛磨刻有FBG的边孔光纤(SHF)的一个空气孔,得到D形横截面SH-FBG传感器,在1.380折射率附近灵敏度约为24.0 nm/RIU(RIU为单位折射率)。另一种,通过化学腐蚀法腐蚀刻有FBG的边孔光纤的两个空气孔,得到X形横截面SH-FBG传感器,在1.333~1.340折射率范围内,折射率灵敏度约为15.1 nm/RIU,该数值可通过腐蚀方案进一步得到优化。由于X形SH-FBG传感器对应两个偏振的模式,表现出对外部折射率变化的响应不同而对温度变化的响应相同的特性,因此可作为与温度无关的折射率传感器。设计的两种传感器具有的空气孔可以作为微流通道,有助于实现在线检测和给药,具有结构简单、操作方便等优点,在生物化学、医学等领域中拥有良好的应用前景。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤布拉格光栅 光纤传感器 折射率灵敏度 边孔光纤

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GdFeCo材料全光磁反转的微观三温度模型研究

9

作者 姚涵 王思聪 +2 位作者 魏琛 曹耀宇 李向平 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期122-130,共9页

与外加磁场和热辅助磁反转相比,全光磁反转将磁化反转时间缩短至100 ps之内,得到了人们的广泛关注。其中,亚铁磁材料GdFeCo是能够实现单脉冲全光磁反转的重要材料,在全光磁存储领域中具有巨大的潜在应用价值。本文利用微观三温度模型(M3... 与外加磁场和热辅助磁反转相比,全光磁反转将磁化反转时间缩短至100 ps之内,得到了人们的广泛关注。其中,亚铁磁材料GdFeCo是能够实现单脉冲全光磁反转的重要材料,在全光磁存储领域中具有巨大的潜在应用价值。本文利用微观三温度模型(M3TM)理论模拟并实验验证了GdFeCo材料因热效应所引起的全光磁反转过程。具体研究了GdFeCo材料在单脉冲激发下磁化场的全光磁动力学过程,以及GdFeCo材料的全光磁响应末状态随激光脉冲能量与脉宽的变化关系。与原子自旋模型和Landau-Lifshitz-Bloch(LLB)模型相比,M3TM更简洁地给出了单脉冲激发下GdFeCo材料磁化场随时间的变化关系以及角动量转移的量子化关系,为基于热效应的全光磁反转的快速、大面积计算提供了有效手段。 展开更多

关键词 微观三温度模型 GdFeCo 全光磁反转

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空间填充型曲线的人工局域表面等离激元共振特性研究

10

作者 乔晓晨 史坦 +3 位作者 宋世超 傅涛 李向平 邓子岚 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期61-69,共9页

本文提出了一种基于空间填充曲线的超构表面结构,利用理论分析、数值仿真的方法研究了该超构表面的近场电磁特性,实现了高度局域及高品质因子(Q-factor)的多阶人工局域表面等离激元共振(spoof plasmon resonances)。我们发现采用不同结... 本文提出了一种基于空间填充曲线的超构表面结构,利用理论分析、数值仿真的方法研究了该超构表面的近场电磁特性,实现了高度局域及高品质因子(Q-factor)的多阶人工局域表面等离激元共振(spoof plasmon resonances)。我们发现采用不同结构形状和尺寸的空间填充曲线均可产生共振频率规则分布的多阶谐振模式,通过调整结构的等效波导长度,可同时获得高的谐振波长/结构尺寸压缩比与高品质因子。空间填充曲线所支持的人工局域表面等离激元由磁偶极子与电偶极子模式交替支持;其余参数不变的情况下改变空间填充曲线的分布形式,结构所支持的表面等离激元的谐振特性不受形状曲折的影响,而只与等效波导总长度有关。此外,近场模式的强度分布随着空气波导的走向而改变,可根据实际需求对结构进行特定排布。本文的研究结果对设计基于空间填充曲线的小型化高品质因子电磁谐振器件具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 超构表面 局域表面等离激元 场共振增强 等离激元波导

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基于大偏置量熔接的反射式光纤型干涉仪的折射率传感特性 被引量：7

11

作者 苏达顺 马宽明 +3 位作者 孙立朋 武创 李杰 关柏鸥 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第8期165-170,共6页

提出并实现了一种基于大偏置量熔接的单端反射式光纤Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪。在一段数百微米长的单模光纤两端以大偏置量对称地错位熔接两段光纤,将其中一段光纤的端面镀制薄金膜作为反射镜面,使在外界环境和光纤包层材料内传输的光... 提出并实现了一种基于大偏置量熔接的单端反射式光纤Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪。在一段数百微米长的单模光纤两端以大偏置量对称地错位熔接两段光纤,将其中一段光纤的端面镀制薄金膜作为反射镜面,使在外界环境和光纤包层材料内传输的光产生相位差,并在器件反射端能够观测到较强的干涉光谱。实验发现,该干涉光谱随外界折射率(RI)变化可发生较高灵敏度的漂移,当偏置量为62.5μm和空腔长度为554μm时,测得其水环境的折射率灵敏度和空气中的温度灵敏度分别为-13257nm/RIU(RIU为单位折射率)和37.33pm/℃。与已报道的同类型器件相比,所提传感器具有折射率灵敏度高、结构紧凑、可单端测量以及稳定性好等优点,在生物化学传感和环境污染监控等领域中具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤传感器 光纤干涉仪 反射式结构 偏置熔接

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基于飞秒激光微孔加工的温度补偿型光纤微流传感器 被引量：3

12

作者 刘子溪 李元鹏 +2 位作者 李杰 武创 关柏鸥 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第17期260-265,共6页

研究一种基于激光微孔加工的温度补偿型光纤微流传感器。采用飞秒激光诱导水击穿的方法,在光纤布拉格光栅(FBG)和光纤镀金端面之间,刻写一条垂直于纤芯的均匀微流通道,制作单端反射式传感器,并对光谱进行快速傅里叶分析,可同时获得FBG... 研究一种基于激光微孔加工的温度补偿型光纤微流传感器。采用飞秒激光诱导水击穿的方法,在光纤布拉格光栅(FBG)和光纤镀金端面之间,刻写一条垂直于纤芯的均匀微流通道,制作单端反射式传感器,并对光谱进行快速傅里叶分析,可同时获得FBG和法布里-珀罗(F-P)谐振腔的波长信息。实验结果表明:FBG和F-P谐振腔对外界环境温度及微流折射率具有不同的响应特性。通过检测FBG光谱频移可得到温度信息,再从F-P谐振腔光谱中扣除温度的影响部分,即可得到温度补偿的折射率信息。实验得到传感器在中心波长为1550nm处的折射率灵敏度约为1.2038nm·RIU-1(RIU为单位折射率),该数值可通过光纤结构进行优化,设计的传感器具有结构简单、操作方便及可实时检测等优点,在生物化学、医学等传感领域中拥有良好的应用前景。 展开更多

关键词 光纤光学 光纤传感器 飞秒激光加工 微流通道 温度补偿

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强耦合七芯光纤超模式布拉格光栅及其温度和应变响应特性研究

13

作者 董贤 谢友航 +2 位作者 武创 李杰 关柏鸥 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2023年第9期203-208,共6页

提出并实现了一种用于双参量同时测量的强耦合七芯光纤布拉格光栅(SCF-FBG)。在透射光谱中观察到2个布拉格谐振峰,对应SCF的类HE11和类HE12超模式反向谐振耦合。该传感器由SCF拼接在中心对齐的2个标准单模光纤构成,其透射谱中还包括由... 提出并实现了一种用于双参量同时测量的强耦合七芯光纤布拉格光栅(SCF-FBG)。在透射光谱中观察到2个布拉格谐振峰,对应SCF的类HE11和类HE12超模式反向谐振耦合。该传感器由SCF拼接在中心对齐的2个标准单模光纤构成,其透射谱中还包括由超模式间的马赫-曾德尔干涉产生的干涉条纹。分别测量了该器件对温度和应变的响应,结果表明:2个布拉格谐振峰的温度灵敏度分别为9.56 pm/℃和9.55 pm/℃,应变灵敏度分别为0.64 pm/με和0.584 pm/με。其中,干涉谷的温度灵敏度和应变灵敏度分别为11.8 pm/℃和−0.925 pm/με,因此该器件能够同时用于温度和应变的测量。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 光纤传感器 七芯光纤 超模式

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基于大空气孔保偏微结构光纤偏振回旋滤波器的光微流折射率传感器 被引量：1

14

作者 祁鸿 武创 +1 位作者 李杰 关柏鸥 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第17期291-299,共9页

提出一种基于大空气孔保偏微结构光纤偏振回旋滤波器(PM-MOF-RF)的光微流折射率传感器。保偏微结构光纤(PM-MOF)沿轴向引入周期性往复扭转结构,可实现光纤中正交偏振模的谐振耦合,通过偏振检测,可得到类似于长周期光栅的透射光谱,从而... 提出一种基于大空气孔保偏微结构光纤偏振回旋滤波器(PM-MOF-RF)的光微流折射率传感器。保偏微结构光纤(PM-MOF)沿轴向引入周期性往复扭转结构,可实现光纤中正交偏振模的谐振耦合,通过偏振检测,可得到类似于长周期光栅的透射光谱,从而获得偏振回旋滤波器(PRF)。基于耦合模理论,对该器件的透射光谱进行仿真。在该器件两端与单模光纤(SMF)连接处分别接入一小段C形光纤,可将待测液体导入和导出MOF的空气孔而不影响SMF与MOF的光信号耦合,从而得到一个全光纤的光微流折射率传感器。通过有限元分析方法模拟微流折射率在1.333附近变化时PM-MOF的相模式双折射色散曲线,进而可得不同微流折射率的透射光谱,通过追踪光谱波长漂移,得到7196.4nm/RIU(RIU为折射率单元)的折射率灵敏度,同时可知当按比例缩小光纤尺寸时,可将其灵敏度提升至16754.0nm/RIU。 展开更多

关键词 光纤光学 折射率灵敏度 偏振回旋滤波器 微结构光纤

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基于无序金纳米棒编码的多维光信息存储 被引量：10

15

作者 欧阳旭 徐毅 +4 位作者 冼铭聪 曹耀宇 戴峭峰 李向平 兰胜 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期54-66,共13页

随着信息时代的到来,日益增长的海量数据对数据存储技术提出了高容量、高安全性和高存储时长等要求。常规的磁存储技术难以满足这些要求,面临着前所未有的挑战。随着激光器的发明和纳米技术的快速发展,基于金纳米棒与读写激光相互作用... 随着信息时代的到来,日益增长的海量数据对数据存储技术提出了高容量、高安全性和高存储时长等要求。常规的磁存储技术难以满足这些要求,面临着前所未有的挑战。随着激光器的发明和纳米技术的快速发展,基于金纳米棒与读写激光相互作用的五维光存储技术应运而生,其存储密度高和寿命长的特点能够满足上述要求。本文将总结如何从结构物质的角度来实现读写激光物理维度的复用和多进制存储以及如何从结构光的角度来实现超分辨存储。本文还将讨论进一步提升五维光存储容量的方法,并对这种技术的未来发展方向进行展望。 展开更多

关键词 光存储 金纳米棒 超分辨存储 多进制存储

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原子层厚度超表面光场调控原理及应用 被引量：5

16

作者 李昊 胡德骄 +1 位作者 秦飞 李向平 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期851-866,共16页

超表面由亚波长尺度二维人工微结构构成,可以实现对光场振幅、相位、偏振等多参量进行调控,为光场调控提供了优良平台。二维材料作为一种新型层状结构材料,相对于三维体材料有着十分独特的光学和电学特性,其与超表面结合为纳米尺度平面... 超表面由亚波长尺度二维人工微结构构成,可以实现对光场振幅、相位、偏振等多参量进行调控,为光场调控提供了优良平台。二维材料作为一种新型层状结构材料,相对于三维体材料有着十分独特的光学和电学特性,其与超表面结合为纳米尺度平面光学器件的发展提供了新的可能。本文综述了基于原子层厚度的二维材料超表面发展,介绍了多种二维材料超表面光场调控机制、制备以及应用,最后对原子层厚度超表面发展面临的挑战和潜在应用进行展望。 展开更多

关键词 超表面 光场调控 二维材料 全息

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活体小动物脓毒症肠道模型的光声内窥成像研究 被引量：1

17

作者 陈小龙 梁贻智 +7 位作者 仲晓轩 白雪 金龙 黄卫 黄澄 牛晓兵 郭珊珊 关柏鸥 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期16-24,共9页

微循环功能是反映危重病人器官生理状态的关键指标,为确定后续治疗手段提供了重要依据。传统上采用显微镜等手段观察体表微循环状态,但仅能获得组织毛细血管的空间形态,获取的功能性信息有限,难以满足临床需求。针对肠道内微循环监测需... 微循环功能是反映危重病人器官生理状态的关键指标,为确定后续治疗手段提供了重要依据。传统上采用显微镜等手段观察体表微循环状态,但仅能获得组织毛细血管的空间形态,获取的功能性信息有限,难以满足临床需求。针对肠道内微循环监测需求构建了小型化光纤光声内窥镜,将成像探头伸入活体小动物直肠内以旋转扫描的方式进行内窥成像。在扫描过程中通过逐点探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波,能够获得消化道内壁血管空间分布;基于动静脉血在光学吸收谱上的差异,采用双波长激发获得了血氧饱和度的空间分布。基于数小时的连续监测,发现小动物患脓毒症后直肠内壁血管结构与血氧饱和度均发生明显变化。实验结果表明,该技术能够以无创方式表征典型微循环疾病模型的功能性变化,为微循环的无创监测提供了一种新的技术途径。 展开更多

关键词 生物医学 光声成像 光声内窥镜 超声传感器 光纤传感器 微循环障碍

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光纤光声显微成像的噪声特性分析与信噪比提升研究 被引量：1

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作者 黄杰 梁贻智 +2 位作者 仲晓轩 金龙 关柏鸥 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第15期93-100,共8页

光纤光声成像技术利用光纤传感器来探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波,从而实现对目标组织成分的高对比度成像。光纤超声传感系统的噪声特性是成像信噪比的决定性因素之一,本研究团队详细分析了超声敏感元件——正交双频光纤激光... 光纤光声成像技术利用光纤传感器来探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波,从而实现对目标组织成分的高对比度成像。光纤超声传感系统的噪声特性是成像信噪比的决定性因素之一,本研究团队详细分析了超声敏感元件——正交双频光纤激光器与光放大器、光电探测器及数据采集模块等各环节对噪声的贡献,同时分析了系统噪声、拍频信号功率和频率噪声与光功率(或者光电流)之间的关系。研究结果表明,通过光放大器提升注入光探测器的光功率能够显著提升光纤传感系统的信噪比,当注入光探测器的光功率达到10 mW以上时,拍频信号频率抖动的均方值可由74 kHz降低到44 kHz,在50 MHz带宽内提供的噪声等效声压由32.9 Pa降低到19.5 Pa,信噪比提升4.5 dB。进一步,本研究团队基于光纤超声传感器构造了光纤光声显微镜,并采用该显微镜对小鼠耳部血管进行活体成像,结果发现提升信号光功率能够显著增强图像的信噪比。 展开更多

关键词 医用光学 光声显微成像 光纤超声传感器 噪声特性

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原子层厚度菲涅尔波带片及其宽谱聚焦特性

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作者 吴瑾 秦飞 李向平 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期74-82,共9页

基于菲涅尔波带片构型的平面衍射透镜在现代光学系统中发挥着重要的作用,是高端光学成像系统等应用的关键元器件之一。现有菲涅尔波带片结构多基于金属薄膜或高折射率电介质材料来制备,难以满足集成光电子系统可集成化的核心需求。本文... 基于菲涅尔波带片构型的平面衍射透镜在现代光学系统中发挥着重要的作用,是高端光学成像系统等应用的关键元器件之一。现有菲涅尔波带片结构多基于金属薄膜或高折射率电介质材料来制备,难以满足集成光电子系统可集成化的核心需求。本文提出一种基于原子层厚度二维材料的菲涅尔波带片结构,基于损耗辅助的相位调控机制,在原子层厚度的MoS_(2)二维半导体材料上实现了对整个可见光波段显著的相位调制能力。利用飞秒激光加工技术,制备了二元相位型菲涅尔波带片,理论和实验验证了宽谱衍射受限的聚焦特性。与单层过渡金属硫化物材料的直接带隙特性相结合,该工作为实现光子集成系统提供了一种可行的路径。 展开更多

关键词 二维材料 相位奇点 损耗辅助 菲涅尔波带片 可集成化

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基于全局拓扑优化深度学习模型的超构光栅分束器

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作者 邓人隽 史坦 +1 位作者 李向平 邓子岚 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期275-278,共4页

将深度学习模型应用于超构光栅分束器的逆向设计,可以在全局范围内获得具有良好均匀性和高衍射效率的结构。利用基于全局拓扑优化的深度学习模型,围绕超构光栅分束器的结构设计和衍射效率及均匀性等光学性能展开了一系列的研究。在波长... 将深度学习模型应用于超构光栅分束器的逆向设计,可以在全局范围内获得具有良好均匀性和高衍射效率的结构。利用基于全局拓扑优化的深度学习模型,围绕超构光栅分束器的结构设计和衍射效率及均匀性等光学性能展开了一系列的研究。在波长为900 nm的入射光下,基于全局拓扑优化深度学习模型设计出大角度高衍射效率超构光栅分束器,设计的分束角为120°与150°时衍射效率分别达到95%与85%。 展开更多

关键词 超构光栅 分束器 深度学习

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