Physical Optics
摘要
Anapole metamaterials have attracted growing attention in recent years due to their unique nonradiating and nontrivial properties. Although anapole modes have been demonstrated in metamaterials with three-dimensional structures, the design and realization of planar anapole metamaterials in a wide frequency range is still a big challenge. Here we propose and experimentally demonstrate a planar anapole metamaterial consisting of dumbbell-shaped apertures on a stainless-steel sheet at terahertz frequencies. The planar metamaterial can generate a resonant transparency in the terahertz spectrum due to the excitation of the anapole mode. Particularly, the frequency of anapole-induced resonant transparency can be tuned easily in the range of 0.15–0.93 THz by simply varying one geometric parameter of the dumbbell apertures. We anticipate that the resonant transparency in planar anapole metamaterials can be potentially used in filters, sensors, or other photonic devices.
Photonics Research
2021, 9(2): 02000125
成像系统
高红霞  罗澜  骆英浩  陈展鸿  马鸽  
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摘要
当计算机断层成像(CT)中X射线的采样范围和数量受限时,得到的稀疏投影数据完备性很低,重建算法的搜索空间巨大。基于凸优化思路的迭代求解算法及其改进采用固定搜索路径,难以在有限时间内收敛至全局最优解;粒子群优化具有全局搜索能力,但计算成本和存储代价过高。为解决这类不完备投影数据的重建问题,提出基于粒子群优化的随机稀疏重建算法。首先,通过随机策略生成具有多样性的初始种群,以保证算法的搜索能力;其次,随机选择梯度下降或基于个体历史最优解和全局历史最优解的随机方向进行迭代,以兼顾算法效率和搜索方向的多样性;最后,基于适应度评价,有针对性地重新生成随机初始种群,强制跳离局部最优。针对角度受限下无噪声和含噪声的稀疏投影数据,分别进行重建实验。结果显示,与常见的凸优化迭代和粒子群优化算法相比,本文算法既能保证算法效率,又在重建质量和算法稳健性上具有明显优势。
光学学报
2018, 38(1): 0111003
衍射与光栅
费亮  崔云  万冬云  陈鹏  徐姣  
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摘要
采用时域有限差分法研究了硒化锌基底的抛物线型周期阵列仿生微结构的光学性质,重点分析了微结构阵列的周期、高度、占空比和形状轮廓等对反射率的影响,得到了有较好增透效果的结构参数。根据模拟参数进行两次干涉曝光制备掩模,采用反应离子刻蚀技术制备周期阵列微结构。通过场发射扫描电子显微镜对微结构的表面形貌进行表征,并采用傅里叶变换红外光谱仪在中红外波段分别对双面抛光、单面微结构的硒化锌片进行透过率测试。结果表明:单面微结构样品在2~5 μm范围内的整体平均透过率比双面抛光硒化锌基片提高了10%,在2.3 μm处的最大透过率为82%。
光学学报
2018, 38(1): 0105004
衍射与光栅
王泉  肖经  韦启钦  刘平  
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摘要
根据杂化表面等离激元的产生机理和传统杂化表面等离激元的波导结构,提出了一种多层波导布拉格光栅结构。该结构采用SiO2和NaF两种低折射率介质作为芯层,形成了多层波导布拉格光栅的结构。在1550 nm通信波长下,围绕光波的传输距离和模场限制能力对光栅的结构进行了研究及优化。在此基础上,进一步分析了光栅周期数与光波反射率之间的关系。仿真结果表明:该光栅的传输距离和有效模场面积分别为178.12 μm和0.203 μm 2;该结构不仅可以降低金属表面对光场限制所形成的损耗,而且表现出了较强的模场限制能力;当周期数为60时,光波的反射率能够达到71.9%,该结构具有良好的滤波特性。
光学学报
2018, 38(1): 0105002
大气光学与海洋光学
姚海峰  倪小龙  陈纯毅  佟首峰  [ ... ]姜会林  刘智  
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摘要

为了研究矩形脉冲激光在大气中的传输特性,建立了脉冲信号在大气中传输的数学模型,并提出了一种信道补偿算法。在相距6.2 km的两栋高楼之间开展了100 MHz的矩形脉冲传输实验,并在FPGA编译软件上对信道补偿算法进行了验证。结果表明:脉冲信号经过大气信道后发生了畸变,大气信道在频域上表现为一个低通系统,抑制了大于430 MHz的高频信号。运用信道补偿算法后,脉冲畸变得到有效抑制,系统带宽得到拓宽,信号的信噪比提高了5倍左右;当光信噪比为10 dB时,误码率降低为10 -6。

光学学报
2018, 38(1): 0101003
大气光学与海洋光学
董骁  胡以华  徐世龙  刘豪  
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摘要
基于Mie散射理论,给出了利用半解析蒙特卡罗法模拟气溶胶粒子对水平线偏振激光后向散射的主要过程;基于气溶胶和云的光学特性库,选择了4种典型环境、5种典型气溶胶组分和3种湿度条件,分别计算了1.5 μm和2.0 μm波段处后向散射回波的退偏度、偏振度和回波光子数,得到了后向散射光的偏振特性随各组分粒径的变化规律以及各气溶胶环境的后向散射激光回波特性,并分析了不同环境下达到相同探测性能时所需的激光功率比,为远距离高精度相干激光雷达系统的设计和分析提供了参考。
光学学报
2018, 38(1): 0101001
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