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基于薄膜光场调控的无标记显微成像、传感及其应用研究进展（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第6期 214-225页

作者：张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系

光学薄膜广泛应用于光学仪器和测控技术中，充斥着我们生活的方方面面，使我们的生活更加丰富多彩。不同于常规的光学薄膜应用场景，本综述重点介绍如何将光学薄膜与光学显微成像结合起来。研究方案主要是：基于负载表面等离子体波的贵... 详细信息

光学薄膜广泛应用于光学仪器和测控技术中，充斥着我们生活的方方面面，使我们的生活更加丰富多彩。不同于常规的光学薄膜应用场景，本综述重点介绍如何将光学薄膜与光学显微成像结合起来。研究方案主要是：基于负载表面等离子体波的贵金属薄膜、具有光子带隙结构的介质多层薄膜，研制出应用于无标记显微探测的平面薄膜光子元件。得益于其平面结构特性与成熟的制作工艺，该类薄膜光子元件可兼容常规明场、宽场显微成像系统，可以作为被测样品的衬底或成像系统的插件。借助于薄膜与光波的近-远场相互作用特性，该器件可以调控系统的照明光场，如实现暗场照明、全内反射照明、边缘增强照明等。通过照明方式的改变，提升成像的对比度、探测灵敏度，进而发展出多模式、高灵敏度、高对比度、无标记光学显微成像与传感系统。为充分发挥该系统结构简单、宽场、高灵敏度、无标记成像的特点，将其应用于环境光子学领域，实现了真实大气环境中单个超细颗粒物吸湿增长过程的原位、实时、无损表征，有望为大气雾霾溯源与追因研究提供有力的科学支撑和技术工具。

关键词：薄膜光场调控,介质多层薄膜贵金属薄膜无标记显微探测大气超细颗粒物

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亚波长分辨光刻介质特性研究

功能材料 2012年第9期43卷 1177-1180页

作者：王向贤石洪菲张斗国明海中国科学技术大学光学与光学工程系安徽合肥230026 巢湖学院电子工程与电气自动化学院安徽巢湖238000 中国科学院物理研究所北京100190

利用365nm波段光源、扫描电镜、台阶仪、原子力显微镜和椭偏仪,研究了亚波长分辨光刻介质X AR-N 7700/30型光刻胶的显影速度、对比度、薄膜厚度和折射率等化学、物理特性参数。光刻胶未曝光部分显影速度为23.15nm/s,曝光部分为1.85nm/s... 详细信息

利用365nm波段光源、扫描电镜、台阶仪、原子力显微镜和椭偏仪,研究了亚波长分辨光刻介质X AR-N 7700/30型光刻胶的显影速度、对比度、薄膜厚度和折射率等化学、物理特性参数。光刻胶未曝光部分显影速度为23.15nm/s,曝光部分为1.85nm/s,光刻胶的对比度高达2.5,稀释至30%的质量浓度时,光刻胶可旋涂成45nm厚的薄膜。

关键词：光刻胶显影速度对比度膜厚折射率

基于全介质一维光子晶体的平面拓扑微分器(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 322-327页

作者：刘洋黄明川陈钱坤张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230026

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态,该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算,进而实现图像边缘增强成像和图... 详细信息

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态,该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算,进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模集成、低成本制备等特点,在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。

关键词：物理光学光学拓扑微分运算边缘检测全介质一维光子晶体光学成像与传感

均匀辐照365nm LED光源设计及其在光刻中的应用

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中国激光 2012年第4期39卷 214-217页

作者：王向贤汪波傅强陈漪恺胡继刚张斗国明海中国科学技术大学光学与光学工程系安徽合肥230026 巢湖学院物理与电子科学系安徽巢湖238000

优化设计了365nm紫外LED点光源阵列、聚焦透镜组的排布,实现了高强度均匀辐照的LED面光源。利用优化后的365nm LED面光源进行了接触式曝光光刻实验,所得刻写图形与掩模板图形一致。提出的基于365nm紫外LED阵列均匀辐照面光源的光刻方法... 详细信息

优化设计了365nm紫外LED点光源阵列、聚焦透镜组的排布,实现了高强度均匀辐照的LED面光源。利用优化后的365nm LED面光源进行了接触式曝光光刻实验,所得刻写图形与掩模板图形一致。提出的基于365nm紫外LED阵列均匀辐照面光源的光刻方法具有结构简单、节能、环保等优势。

关键词：光学制造紫外发光二极管阵列光刻

Tailoring magnetic and electric resonances with dielectric nanocubes for broadband and high-efficiency unidirectional scattering

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Chinese Optics Letters 2016年第1期14卷 80-83页

作者：王勇曾翔昊杨二婵鲁拥华张斗国王沛 Department of Optics and Optical Engineering Anhui Key Laboratory of Optoelectronic Science and TechnologyUniversity of Science and Technology of China

The interference of optically induced electric and magnetic resonances in high-refractive-index dielectric nanoparticles provides a new approach to control and shape the scattering patterns of light in the field of nanophotonics. In this Letter, we spectrally tune the electric and magnetic resonances by varying the geometry of a single isolated lead telluride （PbTe） dielectric nanocube. Then, we overlap the electric dipole resonance and magnetic dipole resonance to suppress backward scattering and enhance forward scattering in the resonance region. Furthermore, a broadband unidirectional scattering is achieved by structuring the dielectric nanocuboids as a trimer antenna.

关键词： Magnetic resonance Magnetism Nanoantennas Nanomagnetics Refractive index Resonance

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基于全介质一维光子晶体的平面拓扑微分器

光学学报 2024年

作者：刘洋黄明川陈钱坤张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系先进激光技术安徽省实验室

基于光学模拟微分运算的边缘增强技术被广泛地应用于显微成像、数据处理、机器视觉等领域。近年来随着微纳加工技术的发展，利用超表面和超构材料实现的多种光学模拟微分器件，极大地减小了成像系统所需的空间。本文提出了一种拓扑荷为... 详细信息

基于光学模拟微分运算的边缘增强技术被广泛地应用于显微成像、数据处理、机器视觉等领域。近年来随着微纳加工技术的发展，利用超表面和超构材料实现的多种光学模拟微分器件，极大地减小了成像系统所需的空间。本文提出了一种拓扑荷为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维、二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模、低成本制备等特点，在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。

关键词：光学拓扑微分运算边缘检测全介质一维光子晶体光学成像与传感

基于全介质一维光子晶体的平面拓扑微分器（特邀）

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光学学报 2024年第10期 330-335页

作者：刘洋黄明川陈钱坤张斗国中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系先进激光技术安徽省实验室

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和... 详细信息

提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模集成、低成本制备等特点，在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。

关键词：物理光学光学拓扑微分运算边缘检测全介质一维光子晶体光学成像与传感

Optically inscribed surface-relief zone plates in azo polymer films

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Chinese Optics Letters 2007年第5期5卷 255-256页

作者：杨军郭斌张斗国王沛明海 Academe of Optoelectronic Technology Hefei University of Technology College of Information Science and Technology Nanjing Forestry University Department of Physics University of Science and Technology of China

We describe a simple and cost-effective holographic method for the fabrication of surface-relief zone plates. The zone plate is inscribed by interference between the first-and second-order diffracted waves from an ion-etched Fresnel zone plate. The inscribed surface-relief zone plates are observed by atomic force microscope （AFM）. The formation process of the surface grating and the mass diffusion in azo polvmer are analvzed.

关键词： Atomic force microscopy Polymer films

Extraordinary Transmission through Metallic Grating with Subwavelength Slits for S-Polarization Illumination

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Chinese Physics Letters 2007年第6期24卷 1600-1602页

作者：苑光辉王沛张斗国焦小瑾闵长俊明海 Department of Physics University of Science and Technology of China Hefei 230026

Based on the rigorous coupled-wave analysis algorithm, we have systematically analysed the effect of the geometrical parameters of a dielectric film coated metallic grating with subwavelength slits on extraordinary optical transmission for s-polarization illumination. Results show that the dielectric film which sustains a waveguide electromagnetic mode on the top of the metallic lamellar grating can strongly enhance the transmittance, the positions of the transmission peaks are mainly determined by the period of the metallic grating, the thickness and refractive index of the dielectric film. This structure shows potential applications in excellent polarizers or polarization-isotropic devices at infrared spectral range by appropriately choosing the geometrical parameters.

关键词： SURFACE-RELIEF GRATINGS OPTICAL-TRANSMISSION HOLE ARRAYS LIGHT PLASMONS