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基于光纤端面集成的液晶光束整形器件

液晶与显示 2024年第5期39卷 672-682页

作者：张永瑛李佩芸郭政昊袁冬叶华朋周国富华南师范大学华南先进光电子研究院广东广州510640

光纤集成器件因其尺寸小、功能高度集成化等优点,近年来受到越来越多的关注。当前光纤集成器件通常由介质型或金属型微结构组成,其制备加工通常依赖于高精度的微纳加工技术,面临着成本高和工艺复杂等挑战。另外,静态、固定几何结构的光... 详细信息

光纤集成器件因其尺寸小、功能高度集成化等优点,近年来受到越来越多的关注。当前光纤集成器件通常由介质型或金属型微结构组成,其制备加工通常依赖于高精度的微纳加工技术,面临着成本高和工艺复杂等挑战。另外,静态、固定几何结构的光纤光学器件功能不可调,也在极大程度上限制了其应用范围。本文设计并验证了一种基于光纤端面集成的液晶光束整形器件。通过对单模光纤端面加工平行锚定和垂直锚定的液晶聚合物液滴,获得了可见光波段的光束整形器件。基于Q-张量模型和Rayleigh-Sommerfeld衍射理论,实现了具有特殊液晶指向矢排布的液晶聚合物液滴的模拟仿真。通过实验验证了不同锚定条件下液晶聚合物液滴的光学性能,实验结果与仿真结果基本吻合,证明了该液晶器件的光束整形能力。这种液晶器件为光纤光学器件的微型化与集成化提供了一种成本较低、高效便捷的全新途径。

关键词：光束整形光纤端面液晶聚合物液滴液晶指向矢集成化器件

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蛋黄壳结构FeF_(3)·0.33H_(2)O@N掺杂碳纳米笼正极材料的构筑及其电化学性能

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无机材料学报 2024年第3期39卷 299-305,I0003,I0004页

作者：程节周月罗薪涛高美婷骆思妃蔡丹敏吴雪垠朱立才袁中直华南师范大学化学学院广州510006

FeF_(3)·0.33H_(2)O具有理论容量和电压高的特点,但其导电性差、氧化还原反应过程中体积变化严重导致电化学循环性能不佳,应用受到限制。本研究采用多巴胺自组装包覆纳米立方Fe_(2)O_(3)颗粒,再经过碳化、HCl刻蚀和HF氟化的策略,合成了... 详细信息

FeF_(3)·0.33H_(2)O具有理论容量和电压高的特点,但其导电性差、氧化还原反应过程中体积变化严重导致电化学循环性能不佳,应用受到限制。本研究采用多巴胺自组装包覆纳米立方Fe_(2)O_(3)颗粒,再经过碳化、HCl刻蚀和HF氟化的策略,合成了由N掺杂石墨烯外壳和纳米立方FeF_(3)··0.33H_(2)O内核所构成的蛋黄壳结构复合材料FeF_(3)·0.33H_(2)O@CNBs,粒径约250 nm,碳壳厚度为30~40 nm。FeF_(3)·0.33H_(2)O@CNBs在0.2C(1C=237 mA·g^(-1))电流密度下充放电初始容量为208 mAh·g^(-1),循环50圈之后容量仍然有173 mAh·g^(-1),每圈容量衰减率仅为0.3%;而纯FeF_(3)·0.33H_(2)O初始容量只有112 mAh·g^(-1),循环50圈之后只有95 mAh·g^(-1)。FeF_(3)·0.33H_(2)O@CNBs的循环性能明显优于FeF_(3)·0.33H_(2)O,同时0.1C~1C充放电结果表明其倍率性能也明显优于FeF_(3)·0.33H_(2)O。这是因为该策略制备的N掺杂石墨烯外壳提供了良好的电子/离子输运性能,同时碳壳可缓冲和抑制内核FeF_(3)·0.33H_(2)O的体积变化,其空隙体积对电解液的储液保液性能缩短了离子迁移距离,提升了Li+迁移速率,从而得到了比文献报道更好的电化学性能。

关键词：锂离子电池电极材料氟化铁蛋黄壳结构

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基于聚类和自适应滤波的成像式心率检测方法

光学学报 2024年第9期44卷 200-210页

作者：黄漫萍彭力韩鹏骆开庆刘冬梅陈淼邱健华南师范大学电子与信息工程学院广东佛山528225 广东省光电检测工程技术研究中心广东佛山528225

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景... 详细信息

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下存在的测量结果准确度低和波动性大等问题。首先,利用凹透镜变形算法将面部肤色区域进行图像扭曲和膨胀。其次,通过K-means++聚类方法进行皮肤区域像素选取。然后,应用CHROM算法对BVP信号进行预降噪处理。上述处理方法构成了ROI动态选取方法,可解决头部运动带来的影响。最后,采用提出的自适应NLMS算法对BVP信号进行光照变化干扰的自适应滤波后,完成心率的计算。实验结果表明,所提出的心率检测方法在运动场景下的平均绝对误差(MAE)达到0.92次/min,即使在光照剧烈变化的条件下MAE也能达到2.20次/min。该方法能够有效解决IPPG技术中ROI定位不准、选取困难以及受光照变化影响严重等不足。

关键词：生物技术成像式光电容积描记凹透镜变形 K-means++聚类归一化最小均方误差算法

基于二次谐波产生光谱与显微成像的CdS纳米线空间取向研究

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物理学报 2024年第16期73卷 102-109页

作者：任立庆杨强姬超燃池娇胡云魏迎春许金友榆林学院能源工程学院榆林市高分辨太赫兹振动成像重点实验室榆林719000 华南师范大学华南先进光电子研究院广州510006

作为一种非线性光学效应,二次谐波产生(second harmonic generation,SHG)因其良好的偏振敏感性在获得物质成分、结构、特性等信息方面具有广泛应用.尽管前人利用SHG光谱或SHG显微成像方法探索研究了纳米线的精密定位或追踪问题,但是结... 详细信息

作为一种非线性光学效应,二次谐波产生(second harmonic generation,SHG)因其良好的偏振敏感性在获得物质成分、结构、特性等信息方面具有广泛应用.尽管前人利用SHG光谱或SHG显微成像方法探索研究了纳米线的精密定位或追踪问题,但是结合使用SHG光谱与SHG显微成像方法实现纳米材料结构与晶轴空间取向方面的研究鲜见报道.本研究分别使用SHG光谱与SHG显微成像方法研究了CdS纳米线空间取向问题.首先,基于全光学分析方法从实验上和理论上研究了硫化镉(CdS)纳米线SHG光谱强度随入射光偏振方向变化的规律,并详细分析了晶轴方位角γ,ω,φ对CdS纳米线SHG花型图的影响.其次,通过理论计算与实验测量结果相互验证,成功确定了单根CdS纳米线的3个晶轴取向.最后,利用偏振相关的SHG显微成像方法研究了单根CdS纳米线的空间取向,发现单根CdS纳米线不同部位具有不同的SHG响应.研究结果为SHG光谱与显微成像在纳米材料空间高精度定位研究提供了新的思路与重要参考,并为纳米材料在生物医学方面的潜在应用提供了重要启示.

关键词：二次谐波产生硫化镉纳米线偏振晶体取向

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高速波前整形系统的研究进展

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 48-58页

作者：罗嘉伟伍代轩梁家俊沈乐成中山大学电子与信息工程学院广东广州510006 华南师范大学信息光电子科技学院广东广州510631 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200241

生物组织折射率在微观上的不均匀分布造成了光学散射,进而导致了光在组织深处聚焦能力的丧失。波前整形技术通过补偿不同散射通道间的相位延迟,能够实现散射光的重新聚焦。该技术的有效实施依赖于散射过程的确定性,一旦散射过程在调控... 详细信息

生物组织折射率在微观上的不均匀分布造成了光学散射,进而导致了光在组织深处聚焦能力的丧失。波前整形技术通过补偿不同散射通道间的相位延迟,能够实现散射光的重新聚焦。该技术的有效实施依赖于散射过程的确定性,一旦散射过程在调控完成前发生变化,预补偿的相位将无法抵消散射带来的影响,最终会造成焦点强度的下降甚至是完全消失。然而在实际应用中,散射过程通常处于一个不断变化的动态状态,例如在生物活体内,血液的流动、心跳,以及呼吸等动态生理活动均会引起散射过程的动态变化。因此,为了保障波前整形技术在生物活体中的应用开展,提升波前整形系统的调控速度显得尤为关键。针对该问题,本综述主要对高速波前整形的发展现状进行了回顾,概述了调控速度的未来优化方向,分析并展望了其在生命科学中的潜在应用和前景。

关键词：波前整形高速调控散射介质光学相位共轭引导星超声调制

重离子储存环CSRe上类钠Kr^(25+)离子的双电子复合精密谱学实验研究

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物理学报 2024年第12期73卷 147-158页

作者：邵林黄忠魁汶伟强汪书兴黄厚科马万路刘畅汪寒冰陈冬阳刘鑫周晓鹏赵冬梅张少锋朱林繁马新文华南师范大学物理学院量子调控工程与材料重点实验室广州510006 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上... 详细信息

高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验研究,不仅对天体等离子体和聚变等离子体的研究具有重要意义,而且可以作为一种新的精密谱学工具,用来检验强场量子电动力学效应、测量同位素移动及提取原子核电荷半径等.在兰州重离子储存环CSRe上,安装了专门用于电子-离子复合精密谱学实验的电子束能量调制系统,质心系下电子-离子碰撞能量的调制范围达到0—1 keV.在CSRe电子冷却器下游安装了自主研制的塑料闪烁体探测器和多丝正比探测器,用于探测复合离子.在此基础上,使用Kr^(25+)离子在CSRe上进行了首次双电子复合测试实验,实验测量了质心系能量0—70 eV的双电子复合速率系数.为了更好地理解实验测量结果,利用FAC(flexible atomic code)程序计算了Kr^(25+)离子的双电子复合速率系数,并与实验做了细致对比,整体符合很好,而且发现3s→41(△n=1)的共振跃迁对实验谱线有很大的贡献.实验结果表明,CSRe双电子复合实验平台具有非常好的稳定性和可重复性,能够为下一步开展更高电荷态离子的双电子复合精密谱学实验、检验强场量子电动力学效应以及原子核性质精密测量等前沿实验提供支持.

关键词：双电子复合储存环CSRe 电子冷却器多丝正比探测器

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基于聚类和自适应滤波的图像式心率检测方法

光学学报 2024年

作者：黄漫萍彭力韩鹏骆开庆刘冬梅陈淼邱健华南师范大学电子与信息工程学院广东省光电检测工程技术研究中心

目前成像式光电容积描记（IPPG）心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下，存在着测量结果准确度低和波动性大等问题。为此，本文提出了应用于IPPG的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域（ROI）动态选取方法，以及针... 详细信息

目前成像式光电容积描记（IPPG）心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下，存在着测量结果准确度低和波动性大等问题。为此，本文提出了应用于IPPG的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域（ROI）动态选取方法，以及针对脉搏波（BVP）的自适应归一化最小均方根误差（NLMS）滤波算法来解决上述问题。首先，利用凹透镜变形算法将面部肤色区域进行图像扭曲和膨胀；其次，通过K-means++聚类方法进行皮肤区域像素选取；然后，应用CHROM算法对BVP信号进行预降噪处理。上述的处理方法构成了ROI动态选取方法，可解决头部运动带来的影响。最后，采用提出的自适应NLMS算法，对BVP信号进行光照变化干扰的自适应滤波后，完成心率的计算。实验结果表明，所提出的心率检测方法在运动场景下的平均绝对误差（MAE）达到0.92次/分钟，即使在光照剧烈变化的条件下MAE也能达到2.20次/分钟。该方法能够有效解决IPPG技术中ROI定位不准、选取困难以及受光照变化影响严重等不足。

关键词：成像式光电容积描记凹透镜变形算法 K-means++聚类归一化最小均方根误差算法

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氮化铝镓基深紫外发光二极管的研究进展

激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 13-28页

作者：李煜黄涌李渊江浩广东技术师范大学电子与信息学院广东广州510665 广东技术师范大学广东工业实训中心广东广州510665 华南师范大学半导体科学与技术学院广东广州510631 广东技术师范大学自动化学院广东广州510665

目前的氮化铝镓(AlGaN)基深紫外发光二极管(LED)与已全面商业化的氮化物蓝光LED相比,其外量子效率(EQE)仍旧处于较低水平。首先介绍了AlGaN基深紫外LED的发展现状,并分析了导致EQE低的原因。然后再分别从载流子注入效率、载流子辐射复... 详细信息

目前的氮化铝镓(AlGaN)基深紫外发光二极管(LED)与已全面商业化的氮化物蓝光LED相比,其外量子效率(EQE)仍旧处于较低水平。首先介绍了AlGaN基深紫外LED的发展现状,并分析了导致EQE低的原因。然后再分别从载流子注入效率、载流子辐射复合效率和光提取效率三个方面阐述了近年来AlGaN基深紫外LED在提高EQE方向上的研究进展。最后探讨了AlGaN基深紫外LED目前面临的挑战及其未来的发展机遇。

关键词：氮化铝镓基深紫外发光二极管外量子效率注入效率辐射复合效率光提取效率

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脉冲放电驱动磨料流辅助磨削单晶碳化硅研究

机械工程学报 2024年第9期60卷 383-392页

作者：陈钊杰谢晋刘军汉熊长新李迪帆华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心武汉430223

单晶碳化硅作为半导体材料,其被加工表面及亚表面质量直接影响到电、磁、光等工作性能,但在高精度的机械加工中,纳米切深的不可控和高速主轴转动的刀具端跳会产生不稳定的切削力,导致表面微毛刺和改性层以及亚表面残余应力和损伤。因此... 详细信息

单晶碳化硅作为半导体材料,其被加工表面及亚表面质量直接影响到电、磁、光等工作性能,但在高精度的机械加工中,纳米切深的不可控和高速主轴转动的刀具端跳会产生不稳定的切削力,导致表面微毛刺和改性层以及亚表面残余应力和损伤。因此,在单晶碳化硅的金刚石磨削中,利用砂轮与工件间的脉冲放电驱动游离磨料流动,抵消机械作用对其表面及亚表面的影响,探究机械加工、磨料流抛光和热化学去除的复合加工对表面完整性的作用机制。首先建立复合加工表面成型与脉冲放电和流体动压的关系模型,然后分析脉冲放电对材料去除率以及磨粒损耗率的影响,最后讨论去毛刺效果、表面残余应力及亚表面损伤等。结果表明:在固结磨粒切削与轮廓复制过程中工件与磨粒界面形成了复合加工链,脉冲放电可驱动游离磨粒并对表面进行热化学改性,游离磨粒获得去除力去消除表面二氧化硅并重新暴露出Si-C键。降低脉冲放电能量和流体动压会促进脆性破坏转变为高表面质量的塑性去除。即使较大切深和较大主轴端跳产生的机械振动,脉冲放电驱动的热化学改性及游离磨粒抛光与金刚石磨削复合可以将残余压应力、表面微毛刺和亚表面损伤层厚度分别减少93%、73%和50%。

关键词：亚表面损伤残余应力单晶碳化硅脉冲放电磨料流加工