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 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
本文研究了纳米氧化铈（CeO2）掺杂的双单体丙烯酸酯光致聚合物（TMPTA/EP828）材料的全息存储性能。通过引入纳米CeO2以及优化配方比例来提升材料的全息性能，分析了CeO2掺杂浓度及预聚合温度对衍射效率的影响。实验结果显示，厚度为100 μm的透射光栅样品在衍射效率（~95%）、光谱透过率（96.1%）、皱缩率（0.504%）、带宽和角度选择性等方面均表现出优秀性能。CeO2的引入可有效提高TMPTA/EP828系统的交联网络结构和记录介质之间的兼容性，促进聚合反应，抑制体积皱缩，减小复用角度间隔，从而提升全息存储的角度复用性能和材料的稳定性。进一步经过光固化和老化实验证明，优化后的光致聚合物配方具有抗老化和耐高温性能。同时，材料制备工艺流程简便、周期短、易保存，可记录多路复用全息图像，在高密度数据存储等领域具有较广泛的应用前景。
衍射效率 衍射光学 纳米氧化铈 光致聚合物 全息光存储 diffractive optics nano-cerium oxide photoinduced polymer holographic optical storage
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 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
研究了基于TMPTA双单体体系光致聚合物中各个组分的作用，对比了多种双单体体系的光致聚合物材料。结合单体的扩散运动，研究了不同成膜树脂、活性单体和光引发剂对光致聚合物的作用及影响，优化了材料的配比。同时在聚合物薄膜样品中成功记录信息，证明其具有良好的全息记录与高的分辨率性能。测试了不同曝光强度、不同曝光时间、不同温度下材料的衍射效率等全息参量，表明双单体体系在光强10~15 mW/cm2、时间40~80 s、温度46℃左右的曝光条件下具有较好的衍射效率。该材料体系在记录角度为30°，厚度70 μm时，衍射效率高达91.5%，透过率大于95.6%，折射率调制度至2.98×10-3，耐高温性能好。该材料制作简便、周期较短、容易保存，作为全息记录介质能够有效记录高分辨率，高衍射效率的全息信息。由于该聚合物的高衍射效率并且稳定性高等特点，该材料更加适合用于全息图和大数据的永久存储。
全息 衍射光学 衍射效率 光致聚合物 全息光存储 Holography Diffractive optics Diffraction efficiency Photopolymer Holographic optical storage
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 上海市现代光学系统重点实验室， 上海 200093
为了提高全息聚合物分散液晶的衍射效率以及降低其驱动电压和阈值电压，通过在聚合物分散液晶中掺杂多壁碳纳米管(MWCNT)研究其对H-PDLC光栅的电光特性的影响。本文采用了全息干涉的方法制备了4种质量分数(0， 0.03%, 0.05%, 0.07%)MWCNT掺杂的H-PDLC光栅。结果表明MWCNT可以提升材料在532 nm处吸收率，从而导致掺杂0.05%多壁碳纳米管的H-PDLC光栅的一级衍射效率可以达到91%。同时引入MWCNT通过降低电阻率、增加电容改变了介质的介电性能，从而增强电场，表现为掺杂0.05% MWCNT时0.68 V/μm的低阈值电压和1.78 V/μm的低饱和电压。另外，随着MWCNT掺杂质量分数增加，H-PDLC的对比度逐渐降低。
聚合物分散液晶 全息光栅 多壁碳纳米管 电光特性 polymer dispersed liquid crystal holographic volume grating MWCNT electronic-optical properties
1 上海理工大学光电信息与计算机学院，上海 200093
2 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
本文研究了采用纳米氧化锌棒掺杂的聚合物分散液晶(PDLC)的电阻抗谱特性及其传感应用。利用聚合物分散液晶薄膜具有稳固结构、能抵御机械冲击、容易制备等特点，在材料中掺杂纳米氧化锌棒，通过电阻抗谱性质分析，实现对极性分子如乙醇气体的传感功能。通过对比实验，研究分析了薄膜在遇到乙醇分子时的复阻抗谱的变化，并建立了电化学等效电路，发现该薄膜能有效地实现对乙醇分子的传感功能。并进一步分析研究了该检测传感的灵敏度和响应时间等特性。结果表明，以纳米氧化锌棒掺杂 PDLC薄膜有望作为检测乙醇等极性的气体传感器，具有高灵敏度、结构稳定、重复性高、易于制造等优点。
聚合物分散液晶 纳米氧化锌棒 气体检测 阻抗分析 等效电路 polymer dispersed liquid crystal nano-ZnO rods gas detection impedance analysis equivalent circuit model
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
提出一种非轴向扫描的细胞显微深度成像技术, 在显微系统中加入菲涅耳透镜, 利用菲涅耳透镜的色散将不同激发光波长聚焦到不同的轴向位置, 以实现对两个或多个焦平面同时成像.基于405 nm和532 nm两种激发光波长, 在传统的荧光显微镜的激发路径中加入对应的两个成像探测器来探测两个不同焦平面所对应像面的成像信息, 搭建得到一个能够实现探测深度约为12 μm的基于菲涅耳透镜的荧光显微深度成像系统, 并与基于显微物镜色差无菲涅耳透镜的荧光显微深度成像系统的成像深度和轴向分辨率进行实验对比.实验结果表明: 加入菲涅耳透镜能够实现系统对不同焦面的同时成像; 对于同一荧光波段, 保证系统横向分辨率的同时, 扩大了成像景深.该系统可以实现荧光生物细胞内部不同深度处的多波段同时探测.
显微系统 荧光显微成像 菲涅耳透镜 荧光细胞 焦距偏移 深度成像 轴向分辨率 Microscopy system Fluorescent microscopic imaging Fresnel lens Fluorescent cell Focal shift Depth imaging Axial resolution
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院， 上海 200093
2 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室， 上海 200093
利用柱面波与平面波干涉形成一种二维(2D)全息聚合物分散液晶(H-PDLC)变间距光栅。为了使聚合物与液晶分离得更加彻底，采用曝光强度为16 mW/cm2、波长为532 nm的激光进行实验，并且两次曝光时间分别为2 s和60 s，通过将样品二次曝光和旋转60°形成2D六角晶格H-PDLC变间距光栅，分别研究了光栅的理论周期变化范围、衍射特性、电控特性以及影响光栅周期变化的参数分析。结果表明：在半径为6 mm的圆形范围内，光栅的周期变化区间为1.804~2.281 μm，与理论计算所得结果基本一致。在没有加载电压的情况下，一级衍射效率达18.3%，当加载电压达到90 V时，零级衍射效率由15.6%增加至73%。该光栅具有变周期和电控特性，在衍射光学领域具有潜在的应用价值，可用于染料掺杂2D H-PDLC光栅的可调谐多波长有机激光器的研究。
光栅 聚合物分散液晶 变间距光栅 衍射特性 电控特性 衍射效率
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
聚合物分散液晶全息光栅具有电场可调的特点,材料中掺杂纳米银颗粒, 能够有效降低光栅的驱动电压.由于聚合动力学的影响, 会造成纳米银颗粒在光栅中的非均匀分布, 即纳米银在聚合物和液晶区分布含量不均匀, 表现出不同的电场调控特性.通过等效电路建模的方法研究驱动电压阈值与所施加交流电场的频率之间的关系.根据Maxwell-Wagner效应建立纳米银分别被液晶和聚合物包围的等效电路模型, 具体研究在液晶条纹中, 纳米银含量占总纳米银比例不同的条件下, 纳米银掺杂的聚合物分散液晶全息光栅的介电弛豫时间和弛豫振荡的频率数值变化, 进一步调节驱动电场频率, 获得更低的驱动电压阈值.通过最优驱动电场频率范围来初步确定纳米银在光栅中的分布结构, 并证明纳米银颗粒集中在液晶条纹, 少量分布在聚合物条纹中.
聚合物分散液晶全息光栅 弛豫振荡频率 阈值驱动电压 非均匀分布 holographic polymer dispersed liquid crystal relaxation oscillation frequency threshold driving voltage non-uniform distribution
上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
设计了基于数字微镜器件(DMD)的荧光显微镜探测系统。该系统不仅能对样品实现荧光成像, 而且能探测不同区域样品激发荧光信号能量的实时变化。实验采用DMD快速加载多通道不同帧率的视频信息, 实现了对激发光束的分割与频率调制。采用光电倍增管采集样品的荧光信息, 荧光信息经模/数转换处理后再进行傅里叶变换、滤波和解调操作, 得到了不同信道区域荧光信号强度随时间变化的曲线。实验结果表明, 将DMD加入到荧光显微镜系统中可以加快集成多通道, 且计算机可调控DMD通道, 能有效提高荧光显微镜的探测效率。
光通信 数字微镜器件 频分复用 荧光显微镜 多通道 中国激光
2017, 44(10): 1006007
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
针对大面积薄膜晶体管(TFT)液晶显示生产中的高世代光刻机(6代以上)照明系统改进, 设计了一种新颖的梯形拼接照明视场方案。使用设置在微透镜阵列入瞳处的视场光阑阵列实现了梯形拼接照明视场, 同时简化了系统设计。相较于以尼康平板液晶显示器(FPD)光刻机为代表的现有梯形拼接视场方案, 提出的设计方案能减少投影物镜的热负担, 同时在一定程度上提高照明系统的光能透过率。通过Lighttools建模分析, 说明该设计方案能够实现梯形照明视场并且积分均匀性在1%以内, 达到了设计预期效果。
液晶显示 薄膜晶体管 光刻机 视场拼接 Lighttools模拟 liquid crystal display thin film transistor lithography machine field stitching Lighttools simulation
