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矢量涡旋光束的生成与模式识别方法

光学学报 2023年第15期43卷 362-371页

作者：付时尧高春清北京理工大学光电学院北京100081 信息光子技术工业和信息化部重点实验室北京100081 光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

与宏观物体类似,光子等微观粒子也可携带角动量。光子的角动量包括自旋角动量和轨道角动量,两种角动量的共同作用产生了一种新型结构光束,即矢量涡旋光束。矢量涡旋光束具有各向异性的波面和偏振分布,提供了多种光场自由度,在量子技术... 详细信息

与宏观物体类似,光子等微观粒子也可携带角动量。光子的角动量包括自旋角动量和轨道角动量,两种角动量的共同作用产生了一种新型结构光束,即矢量涡旋光束。矢量涡旋光束具有各向异性的波面和偏振分布,提供了多种光场自由度,在量子技术、光通信、激光探测、激光加工、高分辨成像、光镊等前沿领域展现了巨大的应用潜力,吸引了国内外学者的广泛关注。高效地生成矢量涡旋光束,以及高精度地识别矢量涡旋光束的模式分布,是其应用的关键。本文简要回顾了国内外学者在矢量涡旋光束的生成与模式识别方面的研究工作,同时系统梳理了本文作者过去十年在该方面的研究进展,重点介绍了其相关代表性成果。

关键词：物理光学激光光场调控矢量涡旋光束轨道角动量自旋角动量

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基于光线模型的成像系统标定与三维测量进展

激光与光电子学进展 2022年第14期59卷 1-18页

作者：刘晓利杨洋喻菁缪裕培张小杰彭翔于起峰深圳大学物理与光电工程学院深圳市智能光测与感知重点实验室广东深圳518060 光电子器件与系统教育部重点实验室广东深圳518060 国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073

标定是成像系统执行精准视觉测量的基础,其目的在于确立三维空间物点与传感平面像点的映射关系。区别于传统的小孔透视模型,主要介绍一种光线模型用于对成像系统的标定与测量。该模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟... 详细信息

标定是成像系统执行精准视觉测量的基础,其目的在于确立三维空间物点与传感平面像点的映射关系。区别于传统的小孔透视模型,主要介绍一种光线模型用于对成像系统的标定与测量。该模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟主光线为前提假设,通过确定所有像素点所对应光线方程的参数即可实现标定与成像表征,从而可避免对复杂成像系统的结构分析与建模,复杂成像系统包括光场相机、大畸变镜头与远心镜头等特殊成像系统。综述了光线模型的基本原理及其标定方法发展,并介绍本课题组基于光线模型的条纹结构光三维测量所取得的部分进展,实验结果表明光线模型可通用于对各类复杂结构成像系统的高精度测量,是校准非针孔透视成像系统的有效模型。

关键词：光线模型相机标定三维测量相位解调

基于侧边耦合一维光子晶体微腔的高分辨率光子温度计

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计量学报 2022年第9期43卷 1109-1114页

作者：熊祎缇康果果张诚徐同同顾林棚甘雪涛潘奕捷屈继峰北京理工大学北京100081 中国计量科学研究院北京100029 西北工业大学物理科学与技术学院陕西西安710129 西北工业大学陕西省光信息技术重点实验室陕西西安710129 西北工业大学光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室陕西西安710129

针对线上耦合结构的高品质因数一维光子晶体微腔具有极低透射率的缺陷,提出研制一种具有高分辨率、高信噪比、高动态范围的侧边耦合一维光子晶体温度计。通过调制光子晶体单元结构的反射系数以及微腔和耦合波导之间的模场重叠,光子晶体... 详细信息

针对线上耦合结构的高品质因数一维光子晶体微腔具有极低透射率的缺陷,提出研制一种具有高分辨率、高信噪比、高动态范围的侧边耦合一维光子晶体温度计。通过调制光子晶体单元结构的反射系数以及微腔和耦合波导之间的模场重叠,光子晶体器件的品质因数和透射率得到提高。制备得到的器件品质因数值、灵敏度、消光比和基模与二阶模之间的模式间隔分别为2.7×10^(4)、65.6 pm/℃、0.45和18.5 nm。采用扫频测量技术,该光子温度计具有mK量级分辨率和超过280℃的温度感应范围。

关键词：计量学光子温度计硅基光子学一维光子晶体微腔侧边耦合

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用于毛细管回音壁谐振的光纤楔形端面耦合器

红外与激光工程 2023年第9期52卷 245-252页

作者：袁国庆李红罗新建鹿利单祝连庆北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 北京信息科技大学广州南沙光子感知技术研究院广东广州511462

面向毛细管微反应器固相状态检测需求,提出了一种激发微管腔回音壁谐振的光纤楔形端面耦合器。建立了光纤楔形端面耦合模型,通过理论研究楔形端面与微管腔倏逝场耦合原理,仿真模拟楔形端面光场分布情况,并分析了光纤楔形端面与微管腔耦... 详细信息

面向毛细管微反应器固相状态检测需求,提出了一种激发微管腔回音壁谐振的光纤楔形端面耦合器。建立了光纤楔形端面耦合模型,通过理论研究楔形端面与微管腔倏逝场耦合原理,仿真模拟楔形端面光场分布情况,并分析了光纤楔形端面与微管腔耦合谐振的光谱特征。研磨制备耦合器件,搭建实验系统进行实验验证。实验采集到洛伦兹凹谷型耦合谐振谱,与理论仿真分析相一致。谐振谱1563.074 nm波长附近的自由光谱范围约为1.734 nm,Q值约为6.15×103。所提出的光纤楔形端面耦合器具有较好的器件鲁棒性,耦合谐振结构简单,易于器件集成和小型化。

关键词：回音壁模式毛细管光纤耦合器楔形端面

超临界透镜的超衍射极限光场调控研究进展(特邀)

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光子学报 2022年第5期51卷 166-178页

作者：郑怡茵秦飞(指导) 李向平暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信重点实验室广州511443

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... 详细信息

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。

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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不同自由度琼斯矩阵超构表面结构设计及应用

光学学报 2023年第16期43卷 87-101页

作者：包燕军李宝军暨南大学纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室广东广州511443

超构表面是人工设计的二维平面结构,可为光学器件的小型化和集成化提供新的思路。近年来,随着这一领域的不断发展,基于超构表面光学的各种光场调控机理和功能器件被提出。本文以光场操控的琼斯矩阵自由度为出发点,对近十年来的超构表面... 详细信息

超构表面是人工设计的二维平面结构,可为光学器件的小型化和集成化提供新的思路。近年来,随着这一领域的不断发展,基于超构表面光学的各种光场调控机理和功能器件被提出。本文以光场操控的琼斯矩阵自由度为出发点,对近十年来的超构表面光学进展进行归类和综述,总结不同自由度琼斯矩阵的设计方法和相应的应用,并展望多自由度的超构器件研究的发展趋势。

关键词：超构表面琼斯矩阵多自由度相位调控振幅调控

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基于超构表面的多维光信息加密

中国激光 2023年第18期50卷 44-58页

作者：魏睿包燕军暨南大学纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室广东广州511443

信息技术的发展使得信息加密变得日益重要。光学加密作为一种信息加密手段,具有多维度和高并发速度等优势。然而,传统的光学加密方案往往需要复杂和笨重的光学元件,这导致器件难以小型化和便携化,同时也降低了加密效率。超构表面是一种... 详细信息

信息技术的发展使得信息加密变得日益重要。光学加密作为一种信息加密手段,具有多维度和高并发速度等优势。然而,传统的光学加密方案往往需要复杂和笨重的光学元件,这导致器件难以小型化和便携化,同时也降低了加密效率。超构表面是一种人工设计的二维平面结构,能够在亚波长尺度上实现对光场的灵活调控,为光学加密提供了一个灵活的平台。近年来,基于超构表面的光学加密方法不断涌现,其利用光在输入端和输出端的多维度来增加加密的复杂度和安全性。基于此,根据加密的端口类型,分别从单一输入端、单一输出端以及输入-输出端联合三个方面对这些方法进行了分析和讨论,并对超构表面光学加密的未来发展趋势进行了展望。

关键词：光通信超构表面光学加密多维光场纳米打印光学全息输入-输出端口

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基于光学纳米结构的物理型信息安全技术

中国激光 2023年第18期50卷 110-126页

作者：薛建材周长达何国立李锶阳周张凯广东工业大学物理与光电工程学院广东省信息光子技术重点实验室广东广州510006 中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室广东广州510275

信息安全对人类社会极为重要,关系到个人和各类组织的财产与安全,因此一直以来受到人们的极大关注。其中,物理型信息安全技术因其物理载体和实现原理的多样性和隐匿性而具有极高的安全性。当前,通过引入特征尺寸小、功能丰富的光学纳米... 详细信息

信息安全对人类社会极为重要,关系到个人和各类组织的财产与安全,因此一直以来受到人们的极大关注。其中,物理型信息安全技术因其物理载体和实现原理的多样性和隐匿性而具有极高的安全性。当前,通过引入特征尺寸小、功能丰富的光学纳米结构,物理型信息安全技术借助纳米尺度光场调控的新方法和新实践,在信息容量、安全性和功能性等方面都得到了极大提升。为厘清该领域的发展脉络与方向,本文将回顾近年来基于光学纳米结构的物理型信息安全技术的新发展,介绍该技术的基本原理、实现方法与优势特点,重点阐述其中的基于表面结构色图像、全息和轨道角动量的信息安全技术。此类信息安全技术不仅对于军用、民用机密信息防护具有重要意义,而且在商标防伪和身份认证等领域也有着巨大的应用潜能。

关键词：全息纳米结构信息安全技术结构色轨道角动量

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控制子区内协调路径集的构成及优选方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第2期50卷 1-14页

作者：卢凯吴蔚邓兴栋汪丽华南理工大学土木与交通学院/亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640 东南大学现代城市交通技术江苏高校协同创新中心江苏南京211189 广州市城市规划勘测设计研究院广东省城市感知与监测预警企业重点实验室广东广州510060

为了实现城市交通信号协调控制的精细化,协调对象的选取不应停留在子区层面,而需要进一步细化到有向路径连线上。文中通过定义协调路径、协调路径链与协调路径集,以及构成路径链的父路径与子路径,建立了一套可以反映协调控制方向性需求... 详细信息

为了实现城市交通信号协调控制的精细化,协调对象的选取不应停留在子区层面,而需要进一步细化到有向路径连线上。文中通过定义协调路径、协调路径链与协调路径集,以及构成路径链的父路径与子路径,建立了一套可以反映协调控制方向性需求的概念体系,并分析了路径链的计数方法。针对路网中车辆的轨迹分布,从路径链经过的交叉口数量(路径链长度)和所承载的交通流量的角度出发,分别制定了相应的协调路径集优选法则与流程。算例分析结果表明,文中方法能够根据拟协调的交叉口数量和行驶路径流量,选出控制区域内流量较大的主要路径链,从而进一步丰富控制子区与交叉口群的划分理论。

关键词：交通工程协调路径集协调路径链父路径子路径