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飞秒激光刻蚀Ⅴ型光纤微腔及其干涉谱特性

光学学报 2011年第7期31卷 86-91页

作者：张伟刚刘卓琳殷丽梅南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

实验发现飞秒激光单步刻蚀的光纤微腔两个反射壁与纤芯轴向并不完全垂直,微腔形状与飞秒激光经显微物镜聚焦后的焦点相对于光纤的位置有关。当激光经显微物镜聚焦于光纤侧表面时,刻蚀的微腔形状近似Ⅴ型。与常规的光纤法布里-珀罗(F-P)... 详细信息

实验发现飞秒激光单步刻蚀的光纤微腔两个反射壁与纤芯轴向并不完全垂直,微腔形状与飞秒激光经显微物镜聚焦后的焦点相对于光纤的位置有关。当激光经显微物镜聚焦于光纤侧表面时,刻蚀的微腔形状近似Ⅴ型。与常规的光纤法布里-珀罗(F-P)腔相比,Ⅴ型光纤微腔干涉谱出现了自由光谱范围、微腔光损耗以及干涉条纹对比度与波长有关等反常现象。通过引入倾斜因子概念,构建了Ⅴ型光纤微腔模型,推导出Ⅴ型F-P腔干涉公式,初步建立了Ⅴ型光纤微腔干涉理论。利用该理论研究了Ⅴ型光纤微腔的干涉谱特性,数值模拟了不同倾斜度对光纤微腔干涉谱的影响。理论分析结果与实验光谱测量结果相符。

关键词：光学器件飞秒激光光纤微腔倾斜因子 Ⅴ型法布里-珀罗干涉仪激光微加工

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投影式头盔物镜设计在视空间的性能评价

光学学报 2006年第5期26卷 730-735页

作者：赵顺龙王肇圻南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

对一款折衍混合投影式头盔(Head-mounted projective displays,HMPDs)物镜进行了精确的视空间评价,并给出了详细的评价步骤和评价结果。在对调制传递函数(MTF)进行评价时,充分考虑了人眼的焦距和瞳孔对评价结果的影响,给出了调节和像散... 详细信息

对一款折衍混合投影式头盔(Head-mounted projective displays,HMPDs)物镜进行了精确的视空间评价,并给出了详细的评价步骤和评价结果。在对调制传递函数(MTF)进行评价时,充分考虑了人眼的焦距和瞳孔对评价结果的影响,给出了调节和像散所造成的分辨力损失的计算公式。评价结果显示:对于3 mm瞳孔,该系统中心视场调制传递函数在0.5 cycles/(′)达到了0.55,达到了人眼的最小分辨角(1′)。当眼睛注视投影像面中心时,轴外点最大需要0.35D的调节量,由此造成的分辨力损失最大为3.5′。由于像散造成的分辨力损失最大只有1.1′。横向色差和二级光谱最大值分别只有0.57′和0.17′,均小于人眼的最小分辨角。这些结果证明此设计满足投影式头盔物镜的使用需要。该方法适用于所有的头盔系统在视空间的性能评价。

关键词：应用光学投影式头盔系统视空间评价光学设计

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基于眼模型的非球面眼底荧光相机的设计

光学精密工程 2010年第7期18卷 1511-1519页

作者：王肇圻王尧全薇南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

运用非球面光学理论,设计了一款基于Gullstrand-Le Grand眼模型的便携式非球面眼底荧光相机。该相机根据滤光片选择原则,选用Nikon公司的B-2A滤光组合作为滤光系统进行光谱滤光;为避免角膜中心较大曲率引起的杂散光,采用环形光阑和共轴... 详细信息

运用非球面光学理论,设计了一款基于Gullstrand-Le Grand眼模型的便携式非球面眼底荧光相机。该相机根据滤光片选择原则,选用Nikon公司的B-2A滤光组合作为滤光系统进行光谱滤光;为避免角膜中心较大曲率引起的杂散光,采用环形光阑和共轴式照明相结合的照明方式实现眼底均匀照明;摄影系统中引入眼模型结构,综合校正了人眼及系统的像差,实现了全视场20×106pixel的高清晰成像。该摄影系统包含有2个非球面结构,使系统由9片镜结构简化为7片镜结构。实验结果表明,该相机具有较大的调节能力,对-12～+12m-1的人眼普遍适用,其视场角为30°,像面成像分辨率为120lp/mm,畸变值光学元件的使用,有效地简化了系统,减小了系统体积和重量,提高了成像质量。

关键词：光学设计眼底荧光造影相机眼模型非球面

利用深度学习扩展非接触扩散光学层析成像系统中探测器的动态范围

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光学精密工程 2021年第11期29卷 2529-2538页

作者：赵星刘桐君陈平王京凡刘伟伟南开大学现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

非接触式扩散光学层析成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)技术和传统DOT技术相比具有更高的空间采集密度,系统中探测器的动态范围对实验结果有很大的影响。通过仿真和实验研究了探测器动态范围过小对重建结果的影响,并提出了一种利... 详细信息

非接触式扩散光学层析成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)技术和传统DOT技术相比具有更高的空间采集密度,系统中探测器的动态范围对实验结果有很大的影响。通过仿真和实验研究了探测器动态范围过小对重建结果的影响,并提出了一种利用深度学习拓展探测器动态范围的方法。在NIRFSAT软件包中设置不同的吸收散射的仿体及入射光场参数,批量生成训练样本,搭建全连接网络进行模型训练,并利用该模型修复仿真和光学实验条件下探测器获得的数据。实验数据修复及重建结果表明,该模型修复了低动态范围探测器获得的数据,将探测器的动态范围从256扩展到109。该方法能够有效地减小探测器动态范围过小带来的重建误差,为使用普通低动态范围探测器进行非接触式DOT提供了一种有效的技术解决方案。

关键词：扩散光学层析成像深度学习非接触系统数据修复

电离辐射调控二维材料物性的机理与应用(特邀)

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光子学报 2024年第10期53卷 22-40页

作者：高腾腾钱文启刘海毅王雪盈刘芳汛林思涵齐鹏飞南开大学现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

在后摩尔时代,二维材料因其在高性能光电集成器件中的潜力而成为研究的焦点。尽管这些材料展现出优异的物理性能,但其在极端环境下的稳定性和可靠性,尤其是电离辐射对其性能的影响,仍是一个未被充分解决的问题。深入探讨了电离辐射对二... 详细信息

在后摩尔时代,二维材料因其在高性能光电集成器件中的潜力而成为研究的焦点。尽管这些材料展现出优异的物理性能,但其在极端环境下的稳定性和可靠性,尤其是电离辐射对其性能的影响,仍是一个未被充分解决的问题。深入探讨了电离辐射对二维材料微观结构和物性的影响,揭示了辐射引起的缺陷和掺杂如何改变材料的电学、光学和机械特性。强调了辐射类型和能量在决定二维材料器件性能中的重要性,指出适当的辐射参数可以提升材料性能,而过量辐射则可能导致性能下降。通过精确控制辐射参数,可以实现对二维材料性能的有效调控。还详细讨论了辐射处理后的二维材料在光刻和光传感等技术领域的应用,并对未来在空间探索、能源和国防等领域的应用前景和挑战进行了展望。

关键词：二维材料电离辐射微观结构调控光学性能调控

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非均匀超长周期光纤光栅的频谱分析

中国激光 2010年第6期37卷 1547-1552页

作者：范弘建张伟刚颜爱东姜萌屈柯楠王思文王恺南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

通过对光纤光栅折射率调制进行傅里叶变换,推导出适用于非均匀栅格分布和调制深度的耦合模方程。从频谱分析的角度,提出一种适用于分析非均匀超长周期光纤光栅(ULPFG)的新方法,新方法指出非均匀超长周期光纤光栅可以等效为不同周期光栅... 详细信息

通过对光纤光栅折射率调制进行傅里叶变换,推导出适用于非均匀栅格分布和调制深度的耦合模方程。从频谱分析的角度,提出一种适用于分析非均匀超长周期光纤光栅(ULPFG)的新方法,新方法指出非均匀超长周期光纤光栅可以等效为不同周期光栅效果的叠加。经数值模拟和实验刻制对照表明,这种基于频谱的分析方法在分析光栅栅格数、啁啾大小等因素对光纤光栅频谱的影响以及光谱中某一位置对应多个谐振峰的现象具有明显的优势。

关键词：光纤光学超长周期光纤光栅啁啾频谱分析

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基于联想存储级联WTA模型的旋转不变识别

光学学报 1997年第10期17卷 1354-1356页

作者：申金媛常胜江母国光南开大学光学信息技术科学开放实验室南开大学现代光学研究所

提出一种多目标旋转不变分类识别的新方法。其基本思想是多对一异联想存储模型，为便于光学实现、充分利用系统的时间、空间带宽积，采用了全单极（输入模式和权重均为单极）形成，并对权重进行了二值化截取。一个分布阈值用来克服单极... 详细信息

提出一种多目标旋转不变分类识别的新方法。其基本思想是多对一异联想存储模型，为便于光学实现、充分利用系统的时间、空间带宽积，采用了全单极（输入模式和权重均为单极）形成，并对权重进行了二值化截取。一个分布阈值用来克服单极联想存储模型０，１状态分布几率不等时存储容量急剧下降的缺点，同时通过巧妙地选取目标所对应的异联想码将异联想模型和ＷＴＡ模型有机地结合起来，提高了整个系统的存储容量和容错性。本文给出了计算机仿真模拟及一个光电混合系统的实验结果。

关键词：旋转不变分类识别联想存储 WTA模型

二维TMDs激子光电特性的主动调控研究进展

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中国激光 2024年第18期51卷 4-20页

作者：钱文启刘海毅高腾腾王雪盈刘芳汛林思涵齐鹏飞南开大学现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

二维过渡金属硫化物(TMDs)作为后摩尔时代战略性新材料,以其激子偶极矩强度大、线宽窄、无序性低和束缚能高等特性,在克服处理速度与集成度瓶颈的光电信息融合领域中展现出巨大潜力,因此室温低维激子物理与器件被广泛关注。深入探讨多... 详细信息

二维过渡金属硫化物(TMDs)作为后摩尔时代战略性新材料,以其激子偶极矩强度大、线宽窄、无序性低和束缚能高等特性,在克服处理速度与集成度瓶颈的光电信息融合领域中展现出巨大潜力,因此室温低维激子物理与器件被广泛关注。深入探讨多种主动调控TMDs激子光致发光的方法,研究表明:通过声表面波(SAW)、粒子辐照、探针诱导及相变调控等技术优化激子动力学,可以显著提升器件光电性能。同时讨论二维激子主动调控在光电子学和光传感等领域中的应用,展望激子器件未来发展方向及挑战。

关键词：二维材料激子过渡金属硫化物主动调控

飞秒激光烧蚀铝靶产生喷射物的超快脉冲数字全息诊断

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物理学报 2009年第11期58卷 7662-7667页

作者：胡浩丰王晓雷李智磊张楠翟宏琛南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室天津300071

采用脉冲数字显微全息技术,对50fs单脉冲激光烧蚀铝靶过程中的物质喷射以及等离子体演化的动态过程进行了实验研究,获得了高时空分辨的动态数字全息图.由全息图观察到了热弹力波引起的二次喷射现象,并且报道了大延迟下喷射物质对400nm... 详细信息

采用脉冲数字显微全息技术,对50fs单脉冲激光烧蚀铝靶过程中的物质喷射以及等离子体演化的动态过程进行了实验研究,获得了高时空分辨的动态数字全息图.由全息图观察到了热弹力波引起的二次喷射现象,并且报道了大延迟下喷射物质对400nm探测光所引起的干涉条纹的反常移动现象.通过对全息图进行数字再现,得到了不同延迟下探测光穿过等离子体后的二维相位分布,并运用逆Abel变换算法获得了等离子体折射率以及等效电子密度的时空演化动态过程.根据实验以及计算所得到的有关于喷射物的光学性质,对喷射物的结构和成分进行了分析.

关键词：脉冲数字全息飞秒激光烧蚀超快时间分辨等离子体