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基于改进的残差网络的分数涡旋光束模态识别

光学学报 2023年第23期43卷 261-269页

作者：魏冬梅杜乾刘芳宁王珂赵曰峰山东师范大学物理与电子科学学院山东省光场调控工程技术研究中心山东济南250358

利用分数涡旋光束进行信息传输,可以大大提高通信系统的容量。但在接收端准确测定分数涡旋光束的模态,尤其在信道中存在湍流的情况下,存在一定的困难。本文提出了改进的残差网络(I-Res Net)以提高模态检测的正确率。实验结果表明,本文... 详细信息

利用分数涡旋光束进行信息传输,可以大大提高通信系统的容量。但在接收端准确测定分数涡旋光束的模态,尤其在信道中存在湍流的情况下,存在一定的困难。本文提出了改进的残差网络(I-Res Net)以提高模态检测的正确率。实验结果表明,本文构建的网络能够准确地识别光束模态,且具有较好的泛化性。在传输距离为1500 m、弱湍流(C_(n)^(2)=10^(-16)m^(-2/3))、模态分辨率Δl≥0.05时,准确率可以达到100%;强湍流(C_(n)^(2)=10^(-14)m^(-2/3))、Δl=0.15时,准确率可以达到96.5%。随着湍流强度或传输距离的增加,正确识别率下降。这些结果对自由空间光通信系统设计具有一定的指导意义。

关键词：分数阶涡旋光束模态分辨率改进的残差网络大气湍流

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微腔辅助的自旋动力学特性和超辐射相变

光学学报 2024年第5期44卷 245-252页

作者：崔超冯彦林山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东济南250358

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型... 详细信息

将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中,并与光学微腔系统相耦合,建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响,并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义,且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。

关键词：量子光学光学微腔超辐射自旋动力学玻色爱因斯坦凝聚

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基于深度相位估计网络的涡旋光束相位校正

光学学报 2023年第6期43卷 171-179页

作者：刘娟杜乾刘芳宁王珂余佳益魏冬梅山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心济南250358

大气湍流会引起涡旋光束(VB)的相位畸变和模态扩散,造成湍流介质中通信性能下降。提出基于深度相位估计网络的拉盖尔-高斯(LG)光束相位补偿方法,以提高模态检测准确度,即通信的可靠性。分别利用使用和不使用高斯光作为探测光束两种方案... 详细信息

大气湍流会引起涡旋光束(VB)的相位畸变和模态扩散,造成湍流介质中通信性能下降。提出基于深度相位估计网络的拉盖尔-高斯(LG)光束相位补偿方法,以提高模态检测准确度,即通信的可靠性。分别利用使用和不使用高斯光作为探测光束两种方案进行学习,在光强图像与大气湍流引起的扰动相位之间建立映射关系,在接收端依据接收到的光强图像,预测湍流引起的扰动相位并进行相位校正。结果表明,所提深度网络能够较准确地实现相位预测,经补偿后,光束模态纯度达到95%以上,补偿后光强图像与发送端光强图像之间的均方误差明显减小。

关键词：大气光学涡旋光束卷积神经网络相位预测大气湍流

F_(4)TCNQ/MoS_(2)纳米复合异质材料的表面结构对SERS的影响

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物理学报 2023年第3期72卷 242-251页

作者：刘文英王公堂段鹏怡张文杰张灿胡晓璇刘玫山东师范大学物理与电子科学学院济南250358

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)已广泛应用于食品和药物检测、生物和医学传感等领域.而非金属SERS基底的研究近年来逐渐成为SERS领域研究的热点.本文研究了2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹二甲烷(F_(4)TCNQ)... 详细信息

表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)已广泛应用于食品和药物检测、生物和医学传感等领域.而非金属SERS基底的研究近年来逐渐成为SERS领域研究的热点.本文研究了2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹二甲烷(F_(4)TCNQ)对二硫化钼(MoS_(2))薄膜SERS活性的调制作用.不同纳米结构的F_(4)TCNQ可以影响从MoS_(2)表面转移的电子的束缚能力,从而改变F_(4)TCNQ/MoS_(2)纳米复合材料表面局部功函数分布,表现出不同的SERS敏感性.在最优化的F_(4)TCNQ/MoS_(2)纳复合基底上4-巯基苯甲酸(4-MBA)分子的增强因子可达6.9×10^(4),检测极限浓度低至10^(-6)mol/L.本文所研究的F_(4)TCNQ/MoS_(2)纳米复合材料不仅提供了一种良好的SERS活性基底,而且为化学增强机理的基底研究提供了新的参考.

关键词： F_(4)TCNQ/MoS_(2) 表面增强拉曼散射化学增强能级调控

金电极对偶氮苯分子结的结构及其电输运性质的力学调控作用

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物理学报 2024年第8期73卷 350-358页

作者：严岩孙峰羊志孔程昱葛云龙陈登辉邱帅李宗良山东师范大学物理与电子科学学院济南250358

偶氮苯分子因存在顺反两种异构体而表现出不同的电输运性质.为了揭示电极的机械作用对偶氮苯分子的几何结构以及电输运性质的影响,基于第一性原理计算研究了偶氮苯分子在电极挤压和拉伸作用下的结构变化规律,并利用非平衡格林函数方法... 详细信息

偶氮苯分子因存在顺反两种异构体而表现出不同的电输运性质.为了揭示电极的机械作用对偶氮苯分子的几何结构以及电输运性质的影响,基于第一性原理计算研究了偶氮苯分子在电极挤压和拉伸作用下的结构变化规律,并利用非平衡格林函数方法计算了偶氮苯分子结在拉伸和压缩过程中以及分子在不同形状电极之间的电输运性质.结果表明,顺式和反式偶氮苯分子在电极作用下都具有较稳定的几何结构.其中顺式偶氮苯分子在电极拉至超过反式偶氮苯分子结平衡电极距离0.1 nm时仍保持为顺式结构.而反式偶氮苯分子在电极挤压下虽然发生了弯曲,但当电极距离压缩至短于顺式偶氮苯分子结0.2 nm时,中间的C—N—N—C二面角仍然保持反式结构.在低偏压下,两电极若为平面电极,则反式偶氮苯分子的电导高于顺式偶氮苯分子;若分子连接于两锥形电极尖端,则顺式偶氮苯分子结的电导更高.特别值得关注的是两种偶氮苯分子的导电能力随电极距离的变化正好相反,顺式偶氮苯分子结的电导随电极距离拉伸而增大,反式偶氮苯分子结的电导则随电极距离的压缩而增大.偶氮苯分子结的电导在电极距离变化时最大变化幅度可达10倍以上.

关键词：分子器件偶氮苯分子结电极距离分子传感器

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通过边缘修饰在非磁性石墨烯基单分子结中引入自旋的理论研究

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物理学报 2023年第13期72卷 252-259页

作者：秦志杰张惠晴张广平任俊峰王传奎胡贵超邱帅山东师范大学物理与电子科学学院济南250358

在分子自旋电子学中,向非磁性的分子器件中注入自旋引起了广泛关注.在此提出一个新颖的策略,将磁性引入到与两个扶手椅形石墨烯纳米带电极耦合的单个苯分子器件中,即将这两个扶手椅形石墨烯纳米带电极的末端切割成锯齿形边缘的三角形石... 详细信息

在分子自旋电子学中,向非磁性的分子器件中注入自旋引起了广泛关注.在此提出一个新颖的策略,将磁性引入到与两个扶手椅形石墨烯纳米带电极耦合的单个苯分子器件中,即将这两个扶手椅形石墨烯纳米带电极的末端切割成锯齿形边缘的三角形石墨烯.利用第一性原理方法研究了分子结的自旋相关输运性质.结果表明,由于锯齿形边缘的三角形石墨烯向扶手椅形石墨烯纳米带电极和苯分子的自旋转移,导致锯齿形边缘三角形石墨烯的本征磁性减弱.有趣的是,虽然锯齿形边缘三角形石墨烯的本征磁性衰减了,但仍对分子结的自旋输运有显著的贡献.输运计算表明,在自旋平行构型下,可以获得较大的电流自旋极化率.然而,在自旋反平行构型下,电流的自旋极化率发生了反转.器件隧穿磁电阻的正负可以通过偏压来调控.这项工作提出了一个在新型分子自旋电子器件中设计和应用石墨烯纳米带的有趣方法.

关键词：分子自旋电子学自旋输运单分子结锯齿形边缘三角形石墨烯

LiNbO_(3):Fe晶体中圆偏振光散射引起的偏振态变化(特邀)

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光子学报 2022年第1期51卷 216-224页

作者：尚春雷王石卢城臻梁春豪高垣梅蔡阳健温增润山东师范大学物理与电子科学学院山东省光学与光子器件技术重点实验室山东省光场调控工程技术研究中心济南250358

报道了LiNbO_(3):Fe晶体内光致散射过程中偏振态的变化。将圆偏振光聚焦成极细的光片,并将其照射在c轴沿竖直方向放置的晶体上,研究了不同入射角时的光散射现象。在散射光从产生到达到稳态的数十分钟内,散射光主要在平行于c轴的方向上产... 详细信息

报道了LiNbO_(3):Fe晶体内光致散射过程中偏振态的变化。将圆偏振光聚焦成极细的光片,并将其照射在c轴沿竖直方向放置的晶体上,研究了不同入射角时的光散射现象。在散射光从产生到达到稳态的数十分钟内,散射光主要在平行于c轴的方向上产生,同时在平行于光片的方向上存在分量,散射光产生速度随入射角的增大而减小。进一步观察表明,圆偏振光通过晶体后变成普通椭圆偏振光,不同入射角下出射光椭圆度也不同。结合晶体内部形成的噪声光栅,建立了圆偏振光的散射模型,并计算分析了偏振态变化的原因和机理。这一发现提出了一种利用光折变晶体的光致散射特性产生椭圆偏振光的方法,在基于光折变材料的光存储、光子晶格等方面有应用价值。

关键词：非线性光学偏振光折变晶体光散射光学存储

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基于激光雷达的区域大气颗粒物探测

红外与激光工程 2020年第S2期49卷 103-108页

作者：赵曰峰高静潘杰王旭张玉容李辉王艳琪段孟君岳伟伟蔡阳健许化强王晶晶山东师范大学物理与电子科学学院山东省光处理工程技术中心山东省光学与光子器件重点实验室山东济南250014

气溶胶已被确定为辐射强迫评估中的不确定因素之一。激光雷达是气溶胶观测的有效遥感工具。利用车载激光雷达,采用固定垂直探测与移动走航监测相结合的探测方式,对安平县的颗粒物浓度进行了连续探测。固定探测结果与环保部空气质量先上... 详细信息

气溶胶已被确定为辐射强迫评估中的不确定因素之一。激光雷达是气溶胶观测的有效遥感工具。利用车载激光雷达,采用固定垂直探测与移动走航监测相结合的探测方式,对安平县的颗粒物浓度进行了连续探测。固定探测结果与环保部空气质量先上升后下降的趋势一致。移动导航探测能够快速、准确地定位污染源的位置。最后,通过对比喷撒抑尘剂前后的走航监测结果,得出喷撒抑尘剂可以有效降低颗粒物浓度。

关键词：激光雷达气溶胶固定探测移动走航探测

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基于硫铟锌纳米花的被动调Q激光

光学学报 2024年第4期44卷 247-253页

作者：朱宜璇仝鲁阳蔡阳健赵丽娜郑立仁山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心山东省光学与光子器件技术重点实验室山东济南250358 华东师范大学与山东师范大学光调控科学与光子集成芯片联合研究中心上海200241

采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm^(2),调制深度为7.8%。通过搭建1μm全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能... 详细信息

采用溶液法合成了二维硫铟锌纳米花,并测量了其可饱和吸收参数,其中,饱和强度为675 MW/cm^(2),调制深度为7.8%。通过搭建1μm全固态激光器,获得最大输出功率为240 mW、最大重复频率为629.08 kHz、最小脉冲宽度为388 ns、相应的单脉冲能量为0.38μJ、峰值功率为0.98 W的脉冲激光。结果表明,由于硫空位的存在,硫铟锌纳米花能够吸收能量低于其带宽的光子,在近红外区域,表现出良好的可饱和吸收特性,且在激光器中,能够获得高重复频率和短脉冲宽度的激光输出。因此,基于硫铟锌纳米材料的可饱和吸收体在调Q脉冲激光器中具有广阔的应用前景。

关键词：非线性光学脉冲激光可饱和吸收体二维材料硫空位硫铟锌