1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海理工大学 中英学院，上海 200031
原油样品中主要成分的快速检测及产地溯源对**安全及生态环境等领域意义重大。现阶段的原油成分检测操作复杂、成本高且检测时间较长，无法满足对原油成分的快速检测及原油产地快速溯源的需求。文中结合高灵敏太赫兹检测芯片(基于双磁矩环偶极子）和时域太赫兹波谱系统，测试了不同产地原油样品的太赫兹光谱，发现芯片谐振峰频移呈现不同的规律。且对于原油中两个最主要的指标硫含量和残碳量，可分别根据它们的频移规律进行定量分析。实验数据计算表明：相同产地的原油的谐振频率平均值相对差值平均为4.63%，不同产地的原油的谐振频率平均值的相对差值平均为56.53%，可明显区分出原油的产地。设计的超表面芯片激发了电磁新模式，提供了一种高灵敏度的检测技术，可广泛应用于生物分子实时监测或探测化学物质(如原油)成分检测、产地溯源等领域。
双磁矩环偶极子 原油 太赫兹 超表面 高灵敏度 dual torus toroidal crude oil terahertz metasurface high sensitivity 红外与激光工程
2022, 51(6): 20210338
同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，先进微结构材料教育部重点实验室，上海市数字光学前沿科学研究基地，上海市全光谱高性能光学薄膜器件与 应用专业技术服务平台，上海200092
极紫外正入射光学系统广泛应用于生物结构显微成像、等离子体诊断、太阳物理观测和极紫外光刻等领域中，对其开展深入研究具有重要意义。本文对同济大学精密光学工程研究所在极紫外正入射光学系统方面的最新进展进行介绍，列举了应用于超热电子诊断、微纳成像、极紫外辐照损伤及Z箍缩等离子体诊断等不同场景中的多套正入射光学系统。这些系统分别在相应的应用中实现了优异的性能表现：毫米级视场内微米级的空间分辨；几十微米级视场内亚微米的超高空间分辨；大数值孔径下的超高能量密度极紫外辐照及多能点多通道的时空间诊断。研究所在极紫外正入射光学系统研究中取得的进展为我国等离子体诊断设备的自主可控及高端制造装备的技术储备提供了有力支持。
极紫外 多层膜 Schwarzschild系统 等离子体诊断 成像系统 聚焦系统 extreme ultraviolet multilayer Schwarzschild system plasma diagnostics imaging system focusing system 光学 精密工程
2022, 30(21): 2678
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
3 上海理工大学中英国际学院，上海 200031
4 上海市环境科学研究院，上海 200233
5 同济大学人工智能研究院，上海 200092
超表面具有强烈的局域等离子体共振特性，其共振频率对周围介质环境十分敏感，可应用于无标记环境检测领域。本文设计了一种优化了品质因数和有效模体积之比(Q/Veff)的蝴蝶结型太赫兹超表面结构。该结构单元由中间镜像对称的金属蝴蝶结及两侧的连续金属边带组成。针对Q/Veff 这一重要指标，分别从连续金属边带的宽度和蝴蝶结间隙长度这两个参数对结构进行了仿真优化。当连续金属边带宽度为25 μm，间隙长度为2 μm 时，在0.7 THz 处有效模体积为3.6 μm3，相应的Q/Veff 为2.2 μm-3。在实验中，将不同浓度的铅离子溶液滴于超表面传感器表面，利用太赫兹时域光谱系统测量透射谱。实验结果表明，在0.1 ng/mL～20 ng/mL 范围内铅离子溶液浓度与超表面共振频率的漂移值具有线性关系，铅离子溶液的检测最低限为0.1 ng/mL。该太赫兹超表面传感器具有体积小、样品制备简单、检测速度快和实时现场测量等优点，将在环境保护和食品安全领域有广泛应用。
太赫兹 超表面 铅离子 有效模体积 高灵敏度 terahertz metasurface lead ion effective mode volume high sensitivity
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Advanced Micro-Structured Materials MOE, Institute of Precision Optical Engineering, School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
A Schwarzschild microscope with a numerical aperture of 0.2 and a magnification of 130 in a 100 μm field of view (FOV) is designed and is working at 13.5 nm. Meanwhile, a CCD is used as a detector with a pixel size of 13 μm×13 μm and imaging area of 13 mm×13 mm. The imaging quality with tolerances of system and errors of mirrors are considered. We obtain that the best on-axes object resolution can be up to about 200 nm, the average value is 230 nm, and the resolution is about 360 nm at 80 μm FOV.
340.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) 120.4640 Optical instruments 220.2740 Geometric optical design Chinese Optics Letters
2017, 15(4): 043401
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Micro-Structure Materials, Ministry of Education, Shanghai 200092, China
2 Institute of Precision Optical Engineering, School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
Nested multilayer mirrors are commonly used in X ray telescope structure to increase the collecting area. To balance the difficulty and cost of producing these mirrors, Wolter-I structures are replaced with conical Wolter-I structures, but these can lead to significantly poorer angular resolutions. In this Letter, we consider changing one of the mirror shapes (paraboloid or hyperboloid) of a Wolter-I structure to a conical mirror shape, while the other mirror shape remains a quadric surface-type structure, which can thus ensure the imaging quality. The cone-hyperboloid structure is nested to obtain on-axis angular resolution and off-axis images.
220.2740 Geometric optical design 350.1260 Astronomical optics Chinese Optics Letters
2016, 14(12): 123401
