1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院，广东 中山 528403
光学延迟线是影响太赫兹时域光谱系统中太赫兹信号准确性、信噪比以及频谱分辨率的关键环节。本文设计了一种由24个转盘反射面（TRS）构成的快速旋转光学延迟线（FRODL）。通过对FRODL工作角度的仿真，得到了其理论延迟时间和理论非线性度。基于FRODL实际耦合过程中耦合功率的波动性大小，确定了FRODL的实际工作区间，并搭建了偏振迈克耳孙干涉系统，对FRODL结构的实际延迟时间进行标定，得到了各转盘反射面工作的实际延迟时间。标定结果显示，FRODL校准前的最大非线性误差为0.094 ps，非线性度为0.215%。通过两次利用三次样条插值，对FRODL实际延迟时间和采样点信号进行匹配，获得了校准后的太赫兹等间隔时域波形。
光学延迟线 非线性校准 太赫兹时域光谱系统 延迟时间 非线性误差
福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350007
理论分析了浑浊介质的声光作用机制。采用COMSOL Multiphysics软件对组织中的声光作用过程进行了仿真，讨论了组织吸收系数与声光信号相对强度的关系。仿真结果表明，声光信号与入射光强呈线性递增关系，声光信号相对强度与介质吸收系数呈指数下降关系，实验结果与仿真结果相吻合。利用声光成像实验测量厚度为10 mm的浑浊介质的吸收系数，真实值与测量值最大绝对误差为0.082 cm-1，最大相对误差为9.3%。
生物光学 声光成像 声光作用机制 吸收系数测量
1 长春理工大学 光电工程学院 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院 光电工程国家级实验教学示范中心，吉林 长春 130022
3 长春理工大学 中山研究院，广东 中山 528400
4 航天特种材料及工艺技术研究所，北京 100074
胶接结构广泛应用于航空航天等**领域，但在工艺制作及使用过程可能会产生胶接界面脱粘缺陷和损伤，由于太赫兹无损检测技术对非金属材料良好的穿透性能，已被广泛应用于复合材料的无损检测中，太赫兹无损检测技术在多层胶接结构样件胶层内部缺陷的无损检测方面具有较大优势。利用反射式太赫兹时域光谱系统检测多层胶接结构样件，得到的具有样件内部材料信息的太赫兹时域信号，但信号中还包含了大量的冗余特征和噪声等无效信息，这些无效信息大大降低了信号处理和分析效率。针对这一问题，文中提出了基于二阶梯度法提取太赫兹时域信号有效特征，以飞行时间误差为限制条件基于信号的时域特征自适应确定阈值，稀疏太赫兹时域信号，减少信号中冗余无效信息，实现太赫兹时域信号的有效压缩。然后，通过二值化图像分割识别多高斯恢复信号和太赫兹时域光谱系统检测信号的太赫兹图像缺陷区域。最后，制备具有脱粘缺陷的多层胶接结构样件，开展太赫兹无损检测实验。结果表明：文中算法的数据压缩率达到了81%，相比传统压缩算法离散余弦变换提高了59%，相比主成分分析算法提高了75%，相比K-SVD字典学习算法提高了26%，缩短了约80%的数据计算时间，减小了约95%数据存储空间占用，且缺陷识别偏差不超过0.05。文中算法极大地提高了数据处理和分析效率，保证了缺陷识别的精度。
太赫兹时域光谱 稀疏表示 特征提取 自适应阈值 多层胶接结构 terahertz time domain spectroscopy sparse representation feature extraction adaptive threshold multilayer bonding structure 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220443
福建师范大学光电与信息工程学院，医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350007
采用COMSOL Multiphysics软件对不同结构组织中的声光作用过程进行仿真，讨论轴向和径向的光分布特点以及单层和多层组织光学参数对声光信号的影响。仿真结果表明：入射光束的大小对轴向和径向光的衰减速度以及轴向能流率峰值出现位置均产生影响；声光信号的峰峰值、平均值以及调制深度均随单层组织光学特性的改变而规律性变化；对于多层结构，声光信号的调制深度仅取决于靶组织的光学特性，与非靶组织的光学特性无关。
生物光学 声光作用机制 光学参数 多层组织 调制深度 光学学报
2023, 43(10): 1017001
Author Affiliations
Abstract
1 College of Photonic and Electronic Engineering, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
2 Fujian Provincial Key Laboratory of Photonics Technology, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
3 Key Laboratory of Opto-Electronic Science and Technology for Medicine of Ministry of Education, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
4 Fujian Provincial Engineering Technology Research Center of Photoelectric Sensing Application, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
5 National Institute of Metrology, Chaoyang District, Beijing 100029, China
6 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Meguro-ku, Tokyo 153-8505, Japan
Polarization holography is a newly researched field, that has gained traction with the development of tensor theory. It primarily focuses on the interaction between polarization waves and photosensitive materials. The extraordinary capabilities in modulating the amplitude, phase, and polarization of light have resulted in several new applications, such as holographic storage technology, multichannel polarization multiplexing, vector beams, and optical functional devices. In this paper, fundamental research on polarization holography with linear polarized wave, a component of the theory of polarization holography, has been reviewed. Primarily, the effect of various polarization changes on the linear and nonlinear polarization characteristics of reconstructed wave under continuous exposure and during holographic recording and reconstruction have been focused upon. The polarization modulation realized using these polarization characteristics exhibits unusual functionalities, rendering polarization holography as an attractive research topic in many fields of applications. This paper aims to provide readers with new insights and broaden the application of polarization holography in more scientific and technological research fields.Polarization holography is a newly researched field, that has gained traction with the development of tensor theory. It primarily focuses on the interaction between polarization waves and photosensitive materials. The extraordinary capabilities in modulating the amplitude, phase, and polarization of light have resulted in several new applications, such as holographic storage technology, multichannel polarization multiplexing, vector beams, and optical functional devices. In this paper, fundamental research on polarization holography with linear polarized wave, a component of the theory of polarization holography, has been reviewed. Primarily, the effect of various polarization changes on the linear and nonlinear polarization characteristics of reconstructed wave under continuous exposure and during holographic recording and reconstruction have been focused upon. The polarization modulation realized using these polarization characteristics exhibits unusual functionalities, rendering polarization holography as an attractive research topic in many fields of applications. This paper aims to provide readers with new insights and broaden the application of polarization holography in more scientific and technological research fields.
polarization holography tensor theory polarization modulation linear and nonlinear polarization characteristics Opto-Electronic Science
2022, 1(2): 210009
以Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT或PMNT)为代表的弛豫铁电单晶具有远高于常用锆钛酸铅Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)陶瓷的压电性能, 引起了基于新一代压电单晶的功能器件研究热潮。本研究团队在国际上率先利用Bridgman方法生长出了大尺寸、高质量PMN-PT等弛豫铁电单晶(d33～2 000 pC/N, k33～92%), 并对PMN-PT等弛豫铁电单晶的生长、多层次微观结构和性能调控进行了多方面的研究, 发现弛豫铁电单晶不仅具有超高压电性能, 还具有突出的热释电性能、电光性能以及与磁致伸缩材料复合形成磁电复合材料的超高磁电耦合性能。本研究团队多年来一直在努力推动弛豫铁电单晶在医用超声换能器、热释电红外探测器、电光器件、磁电型弱磁传感器等各种器件的应用研究。本文主要总结了弛豫铁电单晶的多功能特性, 并介绍了本研究团队在弛豫铁电单晶器件应用上的研究结果。
弛豫铁电单晶 器件应用 超声换能器 热释电红外探测器 电光器件 弱磁传感器 relaxor ferroelectric single crystal PMN-PT PMN-PT device application ultrasonic transducer pyroelectric infrared detector electro-optic device weak magnetic sensor
福建师范大学光电与信息工程学院信息光子学研究中心, 福建 福州 350117
在基于张量的偏光全息理论的基础上,使用偏振方向在入射面内的线偏振光作为记录参考光,记录干涉夹角为90°时,只需满足再现光与记录参考光的偏振方向非相互正交,就可以实现对信号光偏振态的忠实再现,再现光光强受读取参考光偏振态的影响。理论与实验结果证实了这一更宽松条件下对信号光忠实再现的可能性。该结论有助于拓展人们对偏光全息理论的认知,并可依此结论设计和制作出用于改变入射光传播方向的偏振器件。
全息 偏振态 张量理论 忠实再现 光学学报
2020, 40(23): 2309001
福建师范大学光电与信息工程学院, 福建省光电传感应用技术工程研究中心, 医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建省光子技术重点实验室, 福建 福州 350007
基于血管弹性成像原理,利用光声成像技术测量不同压力作用下血管内径的变化情况,通过建立光声信号的时域特征模型,计算用于分析血压-管径特征关系的信息,再结合希尔伯特变换等数字信号处理方法进行分析,由此获得了组织中弹性力学性质的空间分布情况。实验结果表明:压力、血管管径与光声信号峰峰值的时间间隔呈单调递增的关系,该技术可用于快速、实时地检测血管直径的变化,为光声成像技术实现非侵入式动态血压测量提供了理论依据。
医用光学 光声信号 弹性成像技术 血管管径 压力 激光与光电子学进展
2019, 56(16): 161701
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 福建师范大学光电与信息工程学院，信息光子学研究中心，福建 福州 350117
偏光全息术通过记录两束偏振光干涉形成的偏振光栅，可以把偏振光信息存储在偏振敏感材料当中。偏光全息把传统全息术中长期被忽视的光波偏振信息加以利用，在加大了存储容量的同时，也具有了许多独特的性质。本文简要介绍了偏光全息的发展历程，描述了基于张量的偏光全息理论及其一些推论，然后对偏光全息在数据存储领域的应用作了介绍，并做出展望。
光学数据存储 全息存储 偏光全息 张量理论 optical data storage holographic storage polarization holography tensor theory
1 集美大学理学院, 福建 厦门 361021
2 医学光电科学教育部重点实验室, 光子技术福建省重点实验室, 福建师范大学光电与信息工程学院, 福建 福州 350007
光声成像技术是近年来兴起的前列腺早期检测与成像的新技术。前列腺组织的结构特征需要一种无创的且光穿透深度足够大的光声激发方式。本文设计了一种可用于经由尿道对前列腺光辐照的侧向光源, 并结合直肠处长焦区聚焦式超声换能器的光声探测展开了前列腺仿体的光声扫描成像。结果表明, 侧向光源有利于单侧吸收体的定位和成像, 具有较好的成像范围和深度, 结合侧向光源的旋转可实现全方位成像。因此该侧向光源有望成为早期前列腺肿瘤光声成像技术中一种新型的光源结构, 具有重要意义。
医用光学与技术 光声成像 无损诊断 侧向光源 前列腺 medical optics and biotechnology photoacoustic imaging non-invasive diagnosis side-firing fiber prostate
