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基于开口圆锥近场探针的太赫兹超分辨成像研究

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中国激光 2023年第23期50卷 246-252页

作者：杨彤李鑫煜王正心龚诚南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

基于近场探针的太赫兹扫描成像系统能够突破衍射极限探究物质隐藏的细节,但是传统基于微纳加工工艺的近场探针存在工艺复杂、传输损耗较大的缺点。提出了一种基于空心圆波导的渐变开口圆锥形近场探针设计方法,所设计的探针能够通过圆波... 详细信息

基于近场探针的太赫兹扫描成像系统能够突破衍射极限探究物质隐藏的细节,但是传统基于微纳加工工艺的近场探针存在工艺复杂、传输损耗较大的缺点。提出了一种基于空心圆波导的渐变开口圆锥形近场探针设计方法,所设计的探针能够通过圆波导实现低损耗传输,同时利用渐变开口圆锥形针尖实现亚波长聚焦。为了验证方法的可行性,采用3D打印技术对所设计的探针进行加工,然后基于高精度三维扫描平台搭建了一套0.1 THz近场扫描成像系统。实验结果表明该探针能够实现亚波长超分辨聚焦,实验结果与仿真结果一致。

关键词：光学设计 3D打印近场探针太赫兹超分辨

被动锁模光纤激光器中孤子束缚态动力学特征提取与预测

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中国激光 2023年第11期50卷 208-215页

作者：刘聪聪何江勇李晋宁钰周逢凯王攀刘艳格王志南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

基于非线性偏振旋转技术搭建了1550 nm波段的被动锁模光纤激光器,结合时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术,对激光器中孤子束缚态动力学进行了测量,并基于自相关算法分析了孤子间距与相位差的演化。同时设计了对孤子束缚态动力学进行特... 详细信息

基于非线性偏振旋转技术搭建了1550 nm波段的被动锁模光纤激光器,结合时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术,对激光器中孤子束缚态动力学进行了测量,并基于自相关算法分析了孤子间距与相位差的演化。同时设计了对孤子束缚态动力学进行特征提取与预测的演化卷积自编码模型,实现了孤子束缚态动力学的特征参数提取以及预测。研究结果为孤子动力学研究提供了新见解,有助于挖掘孤子相互作用的物理机制。

关键词：激光器光纤激光器孤子束缚态卷积自编码时间拉伸色散傅里叶变换

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基于准连续域束缚态的全介质超构表面双参数传感器

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物理学报 2024年第4期73卷 272-284页

作者：刘会刚张翔宇南雪莹赵二刚刘海涛南开大学薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院电子信息实验教学中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院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

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum,QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、... 详细信息

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum,QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、品质因子、偏振依赖等表现出不同的特性.模拟计算表明,通过测量两个QBIC的谐振波长,能够实现折射率和温度的双参数传感;通过调节不对称参数,利用QBIC的品质因子依赖于不对称参数的二次方反比关系,理论上能够提高品质因子到任意的数值,从而实现传感性能的提升和调节.该超构表面的折射率传感灵敏度、品质因子和优值分别达到194.7 nm/RIU,45829和8197,其温度传感灵敏度达到24 pm/℃.

关键词：超构表面准连续域束缚态对称破缺折射率传感温度传感

基于菲涅耳透镜和法布里-珀罗干涉仪的飞秒激光光丝NaCl气溶胶荧光光谱探测

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中国激光 2023年第7期50卷 83-92页

作者：金康赵星张楠刘伟伟南开大学电子信息与光学工程学院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

设计并制备了口径为20 mm的法布里-珀罗干涉仪,该干涉仪在632.8 nm处的光谱分辨率为0.5 nm,自由光谱范围为9.0 nm。将口径为1.1 m的低成本菲涅耳透镜用作集光元件,使用自行搭建的法布里-珀罗干涉仪和工业电荷耦合器件(CCD)相机成功探测... 详细信息

设计并制备了口径为20 mm的法布里-珀罗干涉仪,该干涉仪在632.8 nm处的光谱分辨率为0.5 nm,自由光谱范围为9.0 nm。将口径为1.1 m的低成本菲涅耳透镜用作集光元件,使用自行搭建的法布里-珀罗干涉仪和工业电荷耦合器件(CCD)相机成功探测到30 m外平均功率为0.7 mW的汞灯光谱,实现了μlx量级的弱光光谱探测。采用增强型互补金属氧化物半导体(ICMOS)相机,可在10 m外检测到飞秒激光光丝诱导的质量分数为13×10^(-6)的NaCl气溶胶的时间分辨荧光光谱。建立的基于菲涅耳透镜和法布里-珀罗干涉仪的光谱测量装置在空气污染物和有害物质远程检测中具有广阔的应用前景。

关键词：光谱学法布里-珀罗干涉仪菲涅耳透镜远程光谱探测光丝诱导荧光光谱

适用于大范围角膜非球面系数的双区域非球面衍射型人工晶体

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光学学报 2020年第10期40卷 137-145页

作者：谷健达刘永基边亚燕刘宝凯于浩南开大学电子信息与光学工程学院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

为了使白内障患者在术后获得良好的视觉效果,提出一种扩展焦深的双区域非球面衍射人工晶状体(IOL)设计。在Zemax软件中基于无晶状体眼模型对其进行了优化和分析。分析结果表明,在±4°的视场内,从0.75 m到无穷远的物距,佩戴此人工晶体... 详细信息

为了使白内障患者在术后获得良好的视觉效果,提出一种扩展焦深的双区域非球面衍射人工晶状体(IOL)设计。在Zemax软件中基于无晶状体眼模型对其进行了优化和分析。分析结果表明,在±4°的视场内,从0.75 m到无穷远的物距,佩戴此人工晶体的人眼模型在550 nm波长、2.5 mm瞳孔直径的条件下调制传递函数(MTF)值在空间频率为50 cycles·mm-1时保持在0.30以上。对角膜非球面系数的变化进行了蒙特卡罗分析,结果表明,当角膜非球面系数在-0.70~0.60的范围内变化时,从0.75 m到无穷远的物距,空间频率为50 cycles·mm-1处约有90%的MTF大于0.29。此外,理论分析表明,所设计的人工晶体在不同瞳孔和白光照明的情况下,其成像性能基本保持稳定。

关键词：光学设计人工晶体角膜非球面系数调制传递函数

基于Fano共振的全介质超表面双参数传感器

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中国激光 2024年第2期51卷 162-170页

作者：南雪莹刘会刚刘海涛南开大学电子信息与光学工程学院薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院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

与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态... 详细信息

与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态(QBIC),两个峰的光谱对比度分别为71.4%和99.4%。利用商用多物理场仿真软件COMSOL对该超表面周期结构进行模拟仿真,结果表明,传感器在两个Fano共振峰处的折射率传感灵敏度分别为278.9 nm·RIU-1和230.0 nm·RIU^(-1),优值(FOM)最大为9387,品质因子(Q)最大为9735。本传感器能够同时实现折射率和温度的双参数测量,仿真结果显示两个共振峰的温度传感灵敏度分别为18.86 pm·℃^(-1)和42.71 pm·℃^(-1)。

关键词：传感器 Fano共振全介质超表面折射率传感温度传感

基于腔衰荡光谱技术的三参量同时测量光纤微腔传感器

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光电子．激光 2014年第5期25卷 829-834页

作者：尚佳彬张伟刚魏石磊郭澎南开大学电子信息与光学工程学院天津300071

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的三参量同时测量的光纤微腔传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1 060nm单模光纤(SMF)上直接刻蚀光学微腔,并将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中,通过测量脉冲激光衰荡时间实现了对温度、... 详细信息

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的三参量同时测量的光纤微腔传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1 060nm单模光纤(SMF)上直接刻蚀光学微腔,并将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中,通过测量脉冲激光衰荡时间实现了对温度、折射率和应变3个不同参数的同时传感测量。整个传感器系统采用光时分复用(OTDM)技术,3个带有光纤微腔传感单元的光纤衰荡腔并联连接,共用一个光源和探测器,在3路光纤环中引入不同的相位调制项,使其输出的衰荡信号在时域上有效的分开,从而达到三参量传感的目的。传感器结构合理,可操作性强,后期数据处理工作简单易行,实验结果重复性良好。在此基础之上,可以将此传感器结构推广到四参量,甚至更多参量的传感器系统中。

关键词：腔衰荡光谱(CRDS)技术光纤微腔光时分复用(OTDM) 多参量传感

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接收端配备滤波器的分布式波束形成技术

电子与信息学报 2015年第7期37卷 1544-1549页

作者：张立陈海华何明南开大学电子信息与光学工程学院天津300071

基于频率选择性信道中由一个发射节点、一个目标节点和多个中继节点构成的中继网络,该文提出一种新型的分布式波束形成技术。该技术除了在中继节点上采用滤波而后转发的中继数据中转策略之外,在接收节点也配备一个有限长响应(Finite Imp... 详细信息

基于频率选择性信道中由一个发射节点、一个目标节点和多个中继节点构成的中继网络,该文提出一种新型的分布式波束形成技术。该技术除了在中继节点上采用滤波而后转发的中继数据中转策略之外,在接收节点也配备一个有限长响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器,共同均衡发射节点与中继节点以及中继节点与接收节点之间的频率选择性信道。该文中,此两种滤波器将得到联合优化以提高接收节点的服务质量,并同时满足中继节点的发射功率限制。仿真结果表明,相较于放大而后转发以及滤波而后转发但无接收滤波器的波束形成器而言,所提波束形成技术极大地提高了频率选择性信道中中继网络的性能。

关键词：中继网络分布式波束形成技术频率选择性信道滤波而后转发

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正交频分复用基带系统仿真及FPGA实现

北京理工大学学报 2015年第3期35卷 310-315页

作者：吴虹李子彧赵迎新陈坤焦鹏南开大学电子信息与光学工程学院天津300071 南开大学天津市信息光子材料与技术重点实验室天津300071

基于IEEE802.15.3a提案及ECMA-368标准建立多频带正交频分复用超宽带基带系统,主要包括信道编解码、交织和解交织、数字调制与解调、OFDM信号的组帧与解帧、跳频和解跳频.针对该系统提出了一种采用数字基带跳频和解跳频的多频带实现方案... 详细信息

基于IEEE802.15.3a提案及ECMA-368标准建立多频带正交频分复用超宽带基带系统,主要包括信道编解码、交织和解交织、数字调制与解调、OFDM信号的组帧与解帧、跳频和解跳频.针对该系统提出了一种采用数字基带跳频和解跳频的多频带实现方案,并对系统的同步问题进行了相关研究.在Matlab仿真平台上搭建系统并验证系统可行性,在此基础上使用FPGA硬件实现该系统并进行性能测试.仿真结果表明,建立的多频带OFDM超宽带基带系统硬件平台能够很好地完成数据的发送与接收,并具有良好的传输性能,为系统中其它关键技术的研究提供了硬件实验平台.

关键词：正交频分复用基带跳频和解跳频同步现场可编程门阵列