Jingxi Li 1,2,3Tianyi Gan 1,3Bijie Bai 1,2,3Yi Luo 1,2,3[ ... ]Aydogan Ozcan 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 University of California, Electrical and Computer Engineering Department, Los Angeles, California, United States
2 University of California, Bioengineering Department, Los Angeles, California, United States
3 University of California, California NanoSystems Institute, Los Angeles, California, United States
Large-scale linear operations are the cornerstone for performing complex computational tasks. Using optical computing to perform linear transformations offers potential advantages in terms of speed, parallelism, and scalability. Previously, the design of successive spatially engineered diffractive surfaces forming an optical network was demonstrated to perform statistical inference and compute an arbitrary complex-valued linear transformation using narrowband illumination. We report deep-learning-based design of a massively parallel broadband diffractive neural network for all-optically performing a large group of arbitrarily selected, complex-valued linear transformations between an input and output field of view, each with Ni and No pixels, respectively. This broadband diffractive processor is composed of Nw wavelength channels, each of which is uniquely assigned to a distinct target transformation; a large set of arbitrarily selected linear transformations can be individually performed through the same diffractive network at different illumination wavelengths, either simultaneously or sequentially (wavelength scanning). We demonstrate that such a broadband diffractive network, regardless of its material dispersion, can successfully approximate Nw unique complex-valued linear transforms with a negligible error when the number of diffractive neurons (N) in its design is ≥2NwNiNo. We further report that the spectral multiplexing capability can be increased by increasing N; our numerical analyses confirm these conclusions for Nw > 180 and indicate that it can further increase to Nw ∼ 2000, depending on the upper bound of the approximation error. Massively parallel, wavelength-multiplexed diffractive networks will be useful for designing high-throughput intelligent machine-vision systems and hyperspectral processors that can perform statistical inference and analyze objects/scenes with unique spectral properties.
optical neural network deep learning diffractive optical network wavelength multiplexing optical computing 
Advanced Photonics
2023, 5(1): 016003
作者单位
摘要
中国科学院上海技术物理研究所 中科院红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
针对不同项目研制过程中碲镉汞线列光导器件在筛选测试和应用中出现的失效模式进行了归纳和总结,并综合碲镉汞材料参数、器件结构尺寸、器件物理、器件制备工艺和器件测试等几个方面因素对器件失效的可能原因进行了分析,首次提出碲镉汞线列光导器件的优值因子作为失效判据,为进一步理解碲镉汞线列光导器件的物理机理以及更好优化器件的筛选过程提供了参考,为碲镉汞线列光导器件应用中出现的失效问题提供了分析和解决的方向。
碲镉汞 光导器件 失效分析 HgCdTe photoconductive detector photoconductor failure analysis 
红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1009
作者单位
摘要
二氧化硅气凝胶以其低密度、高孔隙率等特性在高温隔热领域显示出广阔的应用前景, 但其脆性和高成本的超临界干燥方式限制了其应用。本研究以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)和乙烯基甲基二甲氧基硅烷(VMDMS)为前驱体, 通过溶胶凝胶、常压干燥制备了具有高柔性的海绵状有机硅气凝胶, 并研究了前驱体摩尔比对气凝胶微观结构和压缩回弹性能的影响, 以及气凝胶分别在高温有氧和无氧环境中的无机化转变过程。结果表明, 随着前驱体中VTMS/VMDMS比例增加, 气凝胶颗粒变小且堆积更紧密, 其压缩回弹性能也随之降低; 在800 ℃空气氛围中, 气凝胶通过侧基的氧化和主链Si-O-Si的断裂、重排转化为无机SiO2; 在800 ℃ N2氛围中, 气凝胶通过裂解反应转化为无机SiO2和游离碳的混合体, 1000~1400 ℃进一步处理后SiO2和游离碳经碳热还原反应生成SiO4、SiCO3、SiC2O2和SiC3O等无定形的Si-O-C结构和少量β-SiC纳米线; 经1200 ℃碳热还原反应生成的Si-O-C结构具有最优的耐高温氧化性能, 可为制备耐高温氧化Si-O-C气凝胶提供参考。
有机硅气凝胶 柔性 隔热 高温氧化 高温裂解 silicone aerogel flexibility heat insulation high-temperature oxidation pyrolysis 
无机材料学报
2022, 37(12): 1281
作者单位
摘要
针对发光二极管(light-emitting diode,LED)光源颜色和光通量精准调控难度高,在生产应用中,调控操作需在电脑等设备上进行的问题,基于格拉斯曼颜色混合定律,结合脉宽调制(pulse width modulation,PWM)调控LED的特性,建立表示PWM与LED照度关系的数学模型,以STM 32微控制器为核心设计了三基色LED调光调色系统。对系统分别进行单色、双色和3色的混光照度实验,数字照度计的测量值与光照数学模型的理论值对比结果表明,该系统在0~370 lx区间内系统的光源照度误差≤4%,合成光色共16 777 216种,且对光源颜色和光通量的调控操作可直接在系统上完成,无需接入其他设备,减少了操作流程,满足工业视觉检测、农作物补光照明和文化旅游对光源颜色和照度的需求。
应用光学
2022, 43(5): 973
作者单位
摘要
清华大学 电子工程系/北京国家信息科学技术研究中心, 北京 100084
随着射频通信频谱资源的逐渐饱和,局域范围内高速通信亟需开辟一条新的赛道,而可见光通信得益于光的大带宽本质和通信范围有限而频谱免许可,是传统通信的理想补充之一。GaN基蓝绿光发光光源近十年来的快速发展,特别是性能优良的小尺寸高速光源microLED的发展,使其成为“万物互联”的物联网时代终末端通信的重要促进力量。文章分蓝绿光microLED和带有谐振腔的GaN基蓝绿光光源(含超辐射发光二极管和激光器)两个主要类别,回顾了蓝绿光高速光源的发展历程和最新进展,主要包括microLED结构与阵列、面发射腔增强光源、边发射腔增强光源三个方面。
光通信 氮化镓 高速 谐振腔 optical communication gallium nitride highspeed microLED microLED resonator 
半导体光电
2022, 43(3): 405
作者单位
摘要
清华大学 电子工程系,北京 100084
微腔光频梳在光谱测量、微波光子学、光学原子钟和相干光通信等领域具有重要的应用。宽禁带氮化物半导体材料,如氮化铝(AlN)和氮化镓(GaN)等属于非中心对称晶体,具有二阶和三阶光学非线性系数,宽带的透明窗口以及与蓝宝石衬底较高的折射率差,使其成为研究非线性光子器件的理想平台。文中介绍了氮化物微腔的特性,同时对基于氮化物微腔光梳的相关研究进展,包括AlN微腔中的宽谱光频梳产生和光学参量振荡、GaN微腔中的孤子光频梳产生等进行了介绍和展望。
氮化铝 氮化镓 光频梳 光学微腔 aluminum nitride gallium nitride optical frequency combs optical microresonators 
红外与激光工程
2022, 51(5): 20220270
作者单位
摘要
清华大学 电子工程系/北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
超宽带光电子芯片是下一代无线通信、先进电子信息装备中光纤传输与信号处理的关键元器件, 芯片中光子、电子、电磁场之间的相互作用是决定芯片性能的核心因素。文章通过介绍超宽带光电探测器芯片、电光调制器芯片等方面的研究进展, 分享课题组在破解上述核心科学问题、提高芯片性能的关键技术方案。
光电子芯片 光探测器 电光调制器 optoelectronic devices photodetectors optical modulators 
半导体光电
2022, 43(1): 56
Tongtong Kang 1,2†Boyu Fan 3†Jun Qin 1,2Weihao Yang 1,2[ ... ]Lei Bi 1,2,*
Author Affiliations
Abstract
1 National Engineering Research Center of Electromagnetic Radiation Control Materials, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
2 State Key Laboratory of Electronic Thin-Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
3 Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
4 College of Optoelectronic Engineering, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China
5 State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Resources Comprehensive Utilization, Panzhihua 617000, China
6 Microsystem & Terahertz Research Center, China Academy of Engineering Physics (CAEP), Chengdu 610200, China
7 Institute of Electronic Engineering, China Academy of Engineering Physics (CAEP), Mianyang 621900, China
Active metasurfaces whose optical properties can be tuned by an external stimulus have attracted great research interest recently. Introduction of VO2 phase change material in all-dielectric metasurfaces has been demonstrated to modulate the resonance wavelength and amplitude in the visible to near-infrared wavelength range. In this study, we report a mid-infrared active metasurface based on Si/VO2 hybrid meta-atoms. By incorporating VO2 thin films in different locations of Si/VO2 all-dielectric nanodisks, we demonstrate different modulation amplitude of the electric or magnetic resonance scattering cross sections, leading to drastically different transmission spectrum upon VO2 insulator to metal phase transition. The physical mechanism is originated from the field profiles of the resonance modes, which interact with VO2 differently depending on its locations. Based on this mechanism, we experimentally demonstrated a large modulation of the transmittance from 82% to 28% at the 4.6 μm wavelength. Our work demonstrates a promising potential of VO2-based active all-dielectric metasurface for mid-infrared photonic applications such as infrared camouflage, chemical/biomedical sensing, optical neuromorphic computing, and multispectral imaging.
Photonics Research
2022, 10(2): 02000373
作者单位
摘要
1 武汉理工大学 道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,武汉 430070
2 武汉理工大学 土木工程与建筑学院,武汉 430070
3 中国铁建重工集团有限公司,长沙 410100
基于理论分析推导出群孔等效爆炸荷载的频域表达式,并代入黏性岩体爆破振动速度幅值谱表达式中,得到群孔齐发爆破激发的岩体振动速度幅值谱表达式。针对露天台阶深孔爆破,以正方形布置的四孔爆破作为研究对象,研究群孔齐发爆破岩体振动频率的影响因素及主频衰减机制。结果表明:群孔齐发起爆激发的振动速度幅值谱随爆心距、炮孔间距、单孔药量的增大,频谱结构由高频向低频偏移,其中随爆心距或炮孔间距的增大,爆破振动主频呈现出明显的衰减,且爆炸荷载的上升时间及下降时间直接影响爆破振动频谱的成分比例。对比三种典型岩石参数条件下的爆破振动主频衰减规律,发现主频与岩体弹性模量及纵波波速成正比,而主频衰减速度与岩体弹性模量及纵波波速成反比,其中锦屏大理岩中爆破激发的振动频率较小,且主频衰减速度最快。
爆破振动 群孔 频谱曲线 主频 衰减规律 blasting vibration group hole spectrum curve main frequency attenuation law 
爆破
2021, 38(1): 14
作者单位
摘要
清华大学 电子工程系 北京信息科学与技术国家研究中心,北京 100084
超宽带单行载流子(UTC)光电探测器因其仅需快速的电子输运过程,较传统PIN探测器具有明显宽带优势,是6G宽带无线通信、太赫兹成像、超宽带噪声发生器等亚太赫兹频段系统中的核心光电子器件之一。面向亚太赫兹频段光电转换需求,针对UTC探测器中大带宽与高饱和功率之间的矛盾问题,分别研究并突破了光生载流子高速输运机理、感性共面波导器件(CPW)结构等关键技术,研制成功带宽106 GHz、饱和输出功率7.3 dBm的双漂移层结构MUTC探测器芯片,和带宽超过150 GHz的超宽带MUTC探测器芯片。
光探测器 单行载流子结构 亚太赫兹 高饱和功率 photodetector uni-traveling carrier structure sub-terahertz high saturation power 
红外与激光工程
2021, 50(7): 20211052

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!