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金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜结构的透射增强效应

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物理学报 2024年第11期73卷 288-296页

作者：关建飞俞潇丁冠天陈陶陆云清南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023

为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属... 详细信息

为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属交界面上激发TPPs并产生能量高度局域的物理过程.研究表明入射TM光波在金属-DBR交界面上激发的TPPs可以有效地激发金属狭缝内的SPPs模式,当SPPs模式在狭缝内满足类FP谐振的条件就可以使入射光波在该结构中的产生透射增强.在此基础上,分析了狭缝宽度及其占空比对透射谱峰的定量影响.结果显示:周期确定时随着狭缝宽度的增大,峰值透射率则呈现先增大后减小的变化趋势;宽度确定时随着占空比的增大,峰值透射率会呈现单调降低的变化趋势,而透射峰中心波长呈现近似线性蓝移趋势,这为灵活调节异常透射的中心波长提供了一种有效手段.

关键词：光学异常透射金属光栅塔姆等离激元类法布里-珀罗共振

金属Sc修饰Ti_(2)CO_(2)吸附气体分子的第一性原理研究

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物理学报 2024年第7期73卷 134-143页

作者：吴宇阳李卫任青颖李金泽许巍许杰南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京210023

基于第一性原理计算研究了Ti_(2)CO_(2)和金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)的几何结构和电子性质,分析了不同有害气体(CO,NH_(3),NO,SO_(2),CH_(4),H_(2)S)在这两种材料表面的吸附过程,讨论了金属修饰对Ti_(2)CO_(2)二维过渡金属碳化物(MXene)... 详细信息

基于第一性原理计算研究了Ti_(2)CO_(2)和金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)的几何结构和电子性质,分析了不同有害气体(CO,NH_(3),NO,SO_(2),CH_(4),H_(2)S)在这两种材料表面的吸附过程,讨论了金属修饰对Ti_(2)CO_(2)二维过渡金属碳化物(MXene)电子性能和气体吸附性能的影响.计算结果表明,Sc原子位于空心位C原子上方的结构具有较大的结合能,但小于固体Sc的内聚能实验值(3.90 e V),Sc原子可以有效避免成簇.表面Sc金属为气体吸附提供了活性位点.通过分析不同气体的最佳吸附点位、吸附能等参数,分析金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)对这些气体的吸附效果.其中对SO_(2)的吸附效果更好,吸附能从–0.314 eV提升到–2.043 eV,其他气体的吸附效果均有改善.通过电荷转移、态密度和功函数等参数解释了其吸附能增加的原因.由于在表面引入了新的原子,增大了材料的载流子密度和载流子迁移率,从而提高了材料表面的电荷转移,为金属Sc修饰的Ti_(2)CO_(2)材料的气敏性能提供理论参考.

关键词： MXene 第一性原理金属修饰气体传感器

基于多光子纠缠的具有身份认证功能的多方量子安全直接通信

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科学通报 2024年第11期69卷 1491-1500页

作者：刘成杜明明钟伟盛宇波周澜南京邮电大学理学院南京210023 南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京邮电大学量子信息与技术研究所南京210003

多方量子安全直接通信(multi-party quantum secure direct communication,MQSDC)可使多个信息发送方通过量子信道同时向一个信息接收方传递秘密信息,并从理论上保证传递信息的绝对安全性.已有的MQSDC方案均默认所有通信方为合法通信方... 详细信息

多方量子安全直接通信(multi-party quantum secure direct communication,MQSDC)可使多个信息发送方通过量子信道同时向一个信息接收方传递秘密信息,并从理论上保证传递信息的绝对安全性.已有的MQSDC方案均默认所有通信方为合法通信方,这在实际实验条件下难以保证,为窃听者冒充合法通信方窃取信息或扰乱通信提供了可能.本文提出了基于Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的具有身份认证功能的三方量子安全直接通信方案.信息接收方可同时认证两个实际信息发送方的身份,确认身份合法后,再接收其发送的秘密信息,理论上可保证合法通信方身份认证码以及传输信息的安全.本方案使用单光子测量代替GHZ态测量,操作简单且成功率高.本文对方案在实际实验条件下的安全信息容量进行了数值模拟.本方案在未来量子网络领域具有重要的应用.

关键词：多方量子安全直接通信身份认证 Greenberger-Horne-Zeilinger态安全信息容量

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一种基于生成对抗架构的目标检测增强算法

计算机学报 2024年第3期47卷 647-661页

作者：张昀黄橙施健张玉瑶黄经纬于舒娟黄丽亚南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院南京210000

目标检测网络的性能往往受制于特征提取网络的深度,而网络参数的大量增加只能带来检测系统性能的少量提升,同时需要引进许多额外的网络细节设计,这些都会导致训练难度的增加.本文提出了一种基于生成对抗训练的目标检测方法,它以减少特... 详细信息

目标检测网络的性能往往受制于特征提取网络的深度,而网络参数的大量增加只能带来检测系统性能的少量提升,同时需要引进许多额外的网络细节设计,这些都会导致训练难度的增加.本文提出了一种基于生成对抗训练的目标检测方法,它以减少特征分布的EM距离(Wasserstein距离)为训练目标.具体来说,我们将检测网络从整个架构中提取出来,并对特征提取网络进行深入的对抗性训练.实验证明,本文提出的架构进一步提高了网络的特征提取能力,并且没有导致参数的增加.在MS COCO 2017数据集上,本文的架构将基于ResNet101的CenterNet网络性能从36.1%mAP提高到37.2%mAP,将基于Hourglass-104的mAP从42.2%提高到43.0%.

关键词：计算机视觉目标检测生成对抗训练特征提取分类预测

基于末位淘汰GSGA算法的平顶光束整形研究

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中国激光 2024年第6期51卷 142-148页

作者：张昱冬赵秋烨方振张祖兴南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023

激光技术发展迅速,在医疗、生物、军事和材料等领域应用广泛,但激光光强的高斯型分布限制了激光的进一步应用。平顶光束整形技术应运而生并受到广泛关注。针对该问题,提出了基于末位淘汰制(LPE)、Gerchberg-Saxton(GS)算法和遗传算法(GA... 详细信息

激光技术发展迅速,在医疗、生物、军事和材料等领域应用广泛,但激光光强的高斯型分布限制了激光的进一步应用。平顶光束整形技术应运而生并受到广泛关注。针对该问题,提出了基于末位淘汰制(LPE)、Gerchberg-Saxton(GS)算法和遗传算法(GA)的LPE-GSGA算法,优化空间光调制器的相位分布函数,将高斯光束整形为平顶光束。仿真结果表明,LPE-GSGA算法输出光束指标优于GS、广义自适应加性(GAA)、加权GS(GSW)和GSGA算法。与GS算法比较,LPE-GSGA算法的误差平方和(SSE)指标降低10.1%、拟合系数η提升0.85%,对相位初值的依赖程度约降低1个数量级,输出光束顶部光强突变点更少、旁瓣减少且幅度更低。LPE-GSGA算法减少了对初值的依赖程度,使高能量利用率、高光束顶部均匀度的平顶光束整形成为可能。

关键词：激光光学光束整形平顶光束 LPE-GSGA算法

基于二次图像分解的红外图像与可见光图像融合

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光学精密工程 2024年第10期32卷 1567-1581页

作者：马鑫喻春雨童亦新张俊南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023

针对红外图像与可见光图像融合中细节丢失严重,红外图像的特征信息未能突出显示以及源图像的语义信息被忽视的问题,提出一种基于二次图像分解的红外图像与可见光图像融合网络(Secondary Image Decomposition For Infrared And Visible I... 详细信息

针对红外图像与可见光图像融合中细节丢失严重,红外图像的特征信息未能突出显示以及源图像的语义信息被忽视的问题,提出一种基于二次图像分解的红外图像与可见光图像融合网络(Secondary Image Decomposition For Infrared And Visible Image Fusion,SIDFuse)。利用编码器对源图像进行二次分解以提取不同尺度的特征信息,然后利用双元素注意力为不同尺度的特征信息分配权重、引入全局语义支路,再采用像素相加法作为融合策略,最后通过解码器重建融合图像。实验选择FLIR数据集用于训练,采用TNO和RoadScene两个数据集进行测试,并选取八种图像融合客观评价参数进行实验对比分析。由TNO数据集的图像融合实验表明,在信息熵、标准差、空间频率、视觉保真度、平均梯度、差异相关系数、多层级结构相似性、梯度融合性能评价指标上,SIDFuse比基于卷积网络中经典融合算法DenseFuse分别平均提高12.2%,9.0%,90.2%,13.9%,85.1%,16.8%,6.7%,30.7%,比最新的融合网络LRRNet分别平均提高2.5%,5.6%,31.5%,5.4%,25.2%,17.9%,7.5%,20.7%。可见本文所提算法融合的图像对比度较高,可以同时更有效保留可见光图像的细节纹理和红外图像的特征信息,在同类方法中占有明显优势。

关键词：图像融合图像二次分解全局语义支路双元素注意力图像对比度

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基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器

中国激光 2024年第13期51卷 51-57页

作者：袁家琪李阳方振张祖兴南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023

提出并研究了一种基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器。在时空锁模光纤激光器中,克尔非线性导致的光束自净化效应使得分散的高阶模能量集中到基模上,有利于改善光束质量。但过高的基模功率引入了较大的非线性效应,在高泵浦功率... 详细信息

提出并研究了一种基于非线性调控的高功率时空锁模光纤激光器。在时空锁模光纤激光器中,克尔非线性导致的光束自净化效应使得分散的高阶模能量集中到基模上,有利于改善光束质量。但过高的基模功率引入了较大的非线性效应,在高泵浦功率条件下导致脉冲分裂,限制了所能得到的最大单脉冲能量。通过调控多模光纤间的熔接错位量来激发更多的高阶模,利用大错位量激发的多横模平衡光束自净化效应带来的过高非线性,从而在高泵浦功率条件下得到稳定的单脉冲输出。实验中,当错位量为8μm时,输出的最大空间光平均功率达690 mW,相应的单脉冲能量达39 nJ。时空锁模光纤激光器中的非线性调控有助于进一步理解多模光纤中的非线性,并为高功率锁模激光器提供了一个新的制备方案。

关键词：时空锁模激光器多模光纤克尔非线性光束自净化

基于PDMS增敏空芯微瓶谐振腔的高灵敏温度传感器

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中国激光 2024年第5期51卷 174-181页

作者：梁中伟陈彧芳鹿姚陈新玉汪静丽万洪丹南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023

提出并实现了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏空芯微瓶谐振腔(PS-HCMR)的高灵敏温度传感器。采用提拉镀膜法在高Q值(~7.83×10^(7))PS-HCMR表面均匀涂敷一层PDMS薄膜以实现热敏功能化,基于PS-HCMR回音壁模共振谱的热敏感性以及PDMS的... 详细信息

提出并实现了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)增敏空芯微瓶谐振腔(PS-HCMR)的高灵敏温度传感器。采用提拉镀膜法在高Q值(~7.83×10^(7))PS-HCMR表面均匀涂敷一层PDMS薄膜以实现热敏功能化,基于PS-HCMR回音壁模共振谱的热敏感性以及PDMS的高热光效应和热膨胀效应,实现了对温度信号的高灵敏度感知与测量。实验结果表明:当膜层厚度为150μm时,温度灵敏度可达0.127 nm·℃^(-1),相比于纯SiO_(2)HCMR提高了32倍。所提出的PS-HCMR的温度传感器具有灵敏度高、制备简单、结构紧凑等优势,在工业化控制、电力系统、环境监测等领域中具有良好的应用前景。

关键词：传感器微腔聚二甲基硅氧烷增敏空芯微瓶谐振腔回音壁模式热光效应温度灵敏度

基于下山单纯形算法的宽带光子晶体1×3分束器研究

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中国激光 2024年第2期51卷 45-53页

作者：许健施鹏程施伟华李培丽南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来科技)学院江苏南京210023

提出了一种基于二维光子晶体的波导型宽带光子晶体1×3分束器,通过在波导分支处引入一个调控介质柱并优化其半径和偏移量,可以调控分束器各输出端口的透过率;通过在两分支波导内侧引入三组带宽优化介质柱并优化其半径,可以实现分束器的... 详细信息

提出了一种基于二维光子晶体的波导型宽带光子晶体1×3分束器,通过在波导分支处引入一个调控介质柱并优化其半径和偏移量,可以调控分束器各输出端口的透过率;通过在两分支波导内侧引入三组带宽优化介质柱并优化其半径,可以实现分束器的宽带特性。为了提高优化效率,获得性能优良的宽带分光比可设计的分束器,利用下山单纯形算法,根据特定的分光比目标,对提出的1×3分束器进行逆向设计和研究。结果表明,不仅提高了光子晶体分束器的优化效率,而且获得了性能优良的宽带分束器。设计的1×3等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗低于0.199 dB,均匀性小于0.119 dB,响应时间在0.5 ps以内;设计的1×3不等比分束器在1525~1565 nm带宽范围内的附加损耗不大于0.177 dB,分束方差不大于6.88×10^(-4),响应时间在0.5 ps以内。该分束器在未来全光通信网、光子高密度集成等领域具有很好的应用前景。

关键词：光学器件光子晶体分束器宽带下山单纯形算法