1 清华大学深圳国际研究生院，广东 深圳 518055
2 广东省偏振光学检测与成像工程技术研究中心，广东 深圳 518055
3 北京大学深圳医院病理科，广东 深圳 518036
数字病理技术利用经过数字化的病理样本显微图像及其特征，并配合人工智能技术，实现生物组织病变特征的定量评估和判定，辅助临床医生做出诊断结论。利用偏振光照明和偏振探测可以实现全偏振成像，图像每个像素的偏振特征都包含更加丰富的信息，特别是普通光学成像难以获得的亚细胞超分辨微观结构特征信息，可为病变组织的识别和定量评估提供更为有效的手段。本文总结了全偏振成像技术，并结合典型临床应用归纳总结了全偏振显微图像的数据分析方法和最新进展。
医用光学 全偏振显微成像 偏振数字病理 偏振特征提取 机器学习
1 长春理工大学物理学院 高功率半导体激光国家重点实验室， 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
3 吉光半导体科技有限公司， 吉林 长春 130031
如今，人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而，单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器，我们设计并制备了边长为30 μm×30 μm的方形横向耦合腔VCSEL，并研究了在方形横向耦合腔中单独驱动主腔时器件性能的变化。室温下，-3 dB带宽达30.1 GHz，在非归零调制下，在背对背传输速率40 Gbit/s时获得清晰的眼图，相对强度噪声值为-160 dB/Hz。证明了反馈腔在不加驱动的条件下仍会对主腔的性能提供正向作用。设计的TCC-VCSEL器件只需要一个电源驱动，使其适用于高密度集成，为封装集成应用提供了新的思路。
垂直腔面发射激光器 横向耦合腔 高速 vertical-cavity surface-emitting lasers（VCSEL） transverse coupled cavity high-speed
1 陕西科技大学 机电工程学院，西安 710021
2 西安交通大学 机械工程学院，西安 710049
3 西安交通大学 精密微纳制造技术全国重点实验室，西安 710054
针对商用低精度惯性测量单元具有高成本、制造工艺复杂、废弃后污染环境、不能生物降解等缺点，提出一种低成本、可生物降解的木制惯性测量单元。该设计包含平衡振子和非平衡振子单元，分别用于测量3轴加速度和3轴角加速度。采用激光诱导石墨烯的工艺在木梁上制备应变传感器阵列，并形成多组惠斯顿电桥测量电路。结果表明：加速度方面，X轴灵敏度为0.006 mV/g，Y轴灵敏度为8.695×10-4 mV/g，Z轴灵敏度为0.200 mV/g；角加速度方面，X轴灵敏度为0.285 mV/（rad/s2），绕Y轴旋转的灵敏度为0.305 mV/（rad/s2），绕Z轴旋转的灵敏度为0.765 mV/（rad/s2）。与有限单元法仿真结果对比，实验测量误差在10%以内，且具有良好的重复测量精度。该惯性测量单元在木制船舶、木制载具、木制家具等方面具有潜在的应用前景。
惯性测量单元 激光诱导石墨烯 陀螺仪 加速度计 木材 Inertial measurement unit Laser induced graphene Gyroscope Accelerometer Wood 
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2 School of Electronic and Electrical Engineering, Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China
3 Shanghai Research Center for Quantum Sciences, Shanghai 201315, China
4 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
Whispering-gallery-mode (WGM) microresonators can greatly enhance light–matter interaction, making them indispensable units for frequency conversion in nonlinear optics. Efficient nonlinear wave mixing in microresonators requires stringent simultaneous optical resonance and phase-matching conditions. Thus, it is challenging to achieve efficient frequency conversion over a broad bandwidth. Here, we demonstrate broadband second-harmonic generation (SHG) in the x-cut thin-film lithium niobate (TFLN) microdisk with a quality factor above 107 by applying the cyclic quasi-phase-matching (CQPM) mechanism, which is intrinsically applicable for broadband operation. Broadband SHG of continuous-wave laser with a maximum normalized conversion efficiency of ∼15%/mW is achieved with a bandwidth spanning over 100 nm in the telecommunication band. Furthermore, broadband SHG of femtosecond lasers, supercontinuum lasers, and amplified spontaneous emission in the telecommunication band is also experimentally observed. The work is beneficial for integrated nonlinear photonics devices like frequency converters and optical frequency comb generator based on second-order nonlinearity on the TFLN platform.
lithium niobate whispering-gallery mode broadband second-harmonic generation cyclic quasi-phase matching Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 031903
1 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211000
2 江苏省测绘工程院，江苏 南京 211000
针对传统语义分割网络变化检测结果易受阴影及其他地物干扰、建筑物边界分割较为粗糙的问题，提出一种轻量级双侧输入的变化检测网络D-WNet。新网络从W-Net出发，采用深度可分离卷积块和空洞空间金字塔池化模块代替原本繁琐的卷积和下采样过程，利用右侧线特征编码器加强高低维特征的融合，同时在解码器上采样部分引入通道和时空注意力机制获取网络在不同维度下的有效特征，得到的D-WNet在性能方面有明显提升。在公开的WHU和LEVIR-CD建筑物变化检测数据集上进行实验，并与W-Net、U-Net、ResNet、SENet和DeepLabv3+语义分割网络进行对比。实验结果表明，D-WNet在交并比、F1值、召回率、准确率和运行时间等5项指标中综合表现优异，对阴影干扰及建筑物边缘区域具有更精确的变化检测结果。
航空遥感 建筑物变化检测 D-WNet 双侧输入 轻量级网络 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0828003
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
光纤光栅（FBG）在高功率光纤振荡器中发挥着重要作用，既可以作为谐振腔腔镜，又可以抑制受激拉曼散射（SRS）效应。使用飞秒激光在芯径为30 μm的大模场双包层光纤（LMA-DCF）上刻写了波长为1080 nm的FBG对以及波长为1135 nm的啁啾倾斜光纤光栅（CTFBG），利用FBG对搭建了全光纤振荡器，并使用CTFBG抑制了SRS，实现了9 kW激光功率输出，斜率效率为83.4%。研究结果有利于推动高功率FBG的研制和高功率光纤振荡器的发展。
光纤光学 飞秒激光 光纤振荡器 高功率激光器 受激拉曼散射 光纤光栅
1 中国地质大学（武汉）珠宝学院，湖北 武汉 430074
2 中国地质大学（武汉）先进制造研究所，湖北 武汉 430074
3 湖北三江航天江北机械工程有限公司，湖北 孝感 432000
4 中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，湖北 武汉 430074
5 鑫精合激光科技有限公司，北京 102200
铜铬锆（CuCrZr）作为沉淀硬化合金，以其良好的耐热性、耐腐蚀性以及优异的力学、电学和热学性能而被广泛应用于航空航天、核能化工等领域。然而，CuCrZr是当前激光增材制造（LAM）难成形材料之一，相关研究报道还很有限。本文综述了近年来激光粉末床熔融（L-PBF）制备CuCrZr合金的研究进展，重点探究了绿激光与近红外激光对成形质量的影响规律，分析了热处理及构建方向与微观组织、力学性能的内在联系，并研究了热处理对于电学、热学性能的强化机制。近红外激光制备样品的致密度波动范围大（95.5%~99.9%），绿激光制备样品的整体致密度较低但波动范围较小（96.5%~98.5%），工艺参数仍有优化空间。合金的微观组织和综合性能都存在各向异性，即沿水平方向的晶粒细小，沿垂直方向的晶粒为柱状晶粒。固溶处理会使合金的熔池边界消失并改变晶粒形态，时效处理导致合金产生沉淀并改变晶粒取向。500 ℃左右处理1~2 h的直接时效处理对力学性能的提升最大，时效处理通过降低位错密度、减少热残余应力和促进沉淀物的形成，显著增强了合金的力学性能。对电学、热学性能提升最大的热处理条件为950~1000 ℃的固溶退火处理1 h+500 ℃左右的时效硬化处理1~3 h，这是因为固溶退火+时效硬化处理降低了位错密度和残余应力，并产生了有益的沉淀物。本文总结了L-PBF制备CuCrZr合金的成形行为、微观组织和综合性能的研究进展，并对其研究前景和发展方向进行了展望。
激光增材制造 铜铬锆合金 成形行为 微观组织 综合性能
Author Affiliations
Abstract
1 Chinese Academy of Sciences (CAS), Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai, China
2 CAS Center for Excellence in Superconducting Electronics, Shanghai, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, Beijing, China
Efficient and precise photon-number-resolving detectors are essential for optical quantum information science. Despite this, very few detectors have been able to distinguish photon numbers with both high fidelity and a large dynamic range, all while maintaining high speed and high timing precision. Superconducting nanostrip-based detectors excel at counting single photons efficiently and rapidly, but face challenges in balancing dynamic range and fidelity. Here, we have pioneered the demonstration of 10 true photon-number resolution using a superconducting microstrip detector, with readout fidelity reaching an impressive 98% and 90% for 4-photon and 6-photon events, respectively. Furthermore, our proposed dual-channel timing setup drastically reduces the amount of data acquisition by 3 orders of magnitude, allowing for real-time photon-number readout. We then demonstrate the utility of our scheme by implementing a quantum random-number generator based on sampling the parity of a coherent state, which guarantees inherent unbiasedness, robustness against experimental imperfections and environmental noise, as well as invulnerability to eavesdropping. Our solution boasts high fidelity, a large dynamic range, and real-time characterization for photon-number resolution and simplicity with respect to device structure, fabrication, and readout, which may provide a promising avenue towards optical quantum information science.
superconducting microstrips single-photon detector photon-number resolution quantum random number Advanced Photonics
2024, 6(1): 016004
1 华中科技大学光学与电子信息学院，下一代互联网接入系统国家工程研究中心，武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学未来技术学院，湖北 武汉 430074
分布式光纤传感器以光纤作为传输和传感融合的介质，具有高灵敏、全分布、大尺度、高分辨的独特优势，近年来受到多个应用领域研究人员的关注并逐步进入产业化。然而，现有普通单模光纤在传感信噪比与稳定性等方面仍存在局限性。以散射增强微结构特种光纤为传感载体，研究其分布式传感增效机理，介绍了其自动化、高效率刻写制备技术，并重点阐述了其分布式光纤传感技术研究进展与相关应用。进一步对散射增强微结构传感光纤的未来发展潜力及应用方向进行了展望。
传感器 分布式光纤传感 散射增强光纤 分布式声波传感 光频域反射技术
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
啁啾倾斜光纤布拉格光栅（CTFBG）是高功率光纤激光系统中抑制受激拉曼散射（SRS）的关键器件。使用飞秒激光在50 μm/400 μm光纤上研制了可承受10 kW激光功率的CTFBG。CTFBG插入损耗为0.03 dB，制冷后的功率温升系数仅为2.4 ℃/kW，验证了飞秒激光刻写的CTFBG具有优异的功率承受能力。
光纤光学 飞秒激光 高功率光纤激光器 受激拉曼散射 光纤布拉格光栅 啁啾倾斜光纤布拉格光栅
