1 北京大学 集成电路学院, 北京 100871
2 北京微电子技术研究所, 北京 100076
折叠式共源共栅和Class AB(FC-AB)结构的运算放大器被广泛研究和使用, 但是其结构应用的多变性使设计者难以快速准确地设计出符合要求的电路。文章提出了一种标准化的运算放大器设计流程, 设计者可以根据应用需求快速灵活地设计目标电路。以电流分配作为设计流程的起始点和调整点, 以核心参数作为判据或约束项, 进行迭代优化, 最终通过相关电流和跨导确定器件尺寸。以流程图形式提出了低噪声运放的设计流程, 关键器件尺寸的理论值和设计值平均误差为1148%。根据该流程设计了一种低噪声运放, 并采用018 μm CMOS工艺进行了加工。运放关键电学参数都满足设计要求, 其等效输入噪声为108 nV/√Hz, 与目标值偏差18%。
设计流程 折叠共源共栅 Class AB级输出 低噪声运算放大器 design procedure folded cascode class AB output low noise operational amplifier
1 南京工业大学 柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 211816
2 南京医科大学 附属肿瘤医院，江苏 南京 210009
活性酶普遍存在于各种生命活动中，一些疾病与活性酶的异常表达息息相关，精确检测酶的表达水平以及原位成像，为相关疾病的诊断与治疗提供了有力的判断依据。至今，大量的检测技术已经开发出来，其中以分子荧光探针为代表的光学技术具有非侵袭性以及灵敏度高、检测限低、响应时间快和生物相容性好等优势，在检测活性酶上备受青睐。然而，在使用分子荧光探针检测时，由于小分子容易在酶活性位点发生扩散，无法定位，导致探针时空分辨率较差。因此，为提高成像检测的时空分辨率、降低背景干扰和假阳性，原位成像的设计理念随之提出，已成为生物光学成像的研究热点之一。目前，研究者已报道多种分子荧光探针用于酶的原位成像的设计并取得显著效果。本文将深入介绍用于活性酶检测的分子荧光探针的设计策略及其在原位成像中的研究进展，希望为该领域的研究者们提供一些启发。
原位成像 分子荧光探针 活性酶 研究进展 in situ imaging small-molecule fluorescent probes enzyme recent progress
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230031
细菌拉曼光谱信号弱、相似度高且易被噪声干扰，使用传统机器学习方法对其分类时必须进行繁杂的光谱预处理，效率低下。为提高细菌拉曼光谱分类的准确率和效率，提出了一种基于密集连接的一维卷积神经网络模型Raman-net，无需额外的光谱预处理就能有效完成光谱分类。实验结果表明，Raman-net对Bacteria-ID公开数据集中30种细菌低信噪比拉曼光谱的分类准确率为84.26%，显著高于传统机器学习方法及对比方法。对于碳青霉烯类抗生素敏感和耐药的2种肺炎克雷伯菌表面增强拉曼光谱，Raman-net取得了99.16%的分类准确率。这表明对于细菌的普通拉曼光谱和表面增强拉曼光谱，Raman-net无需光谱预处理就能取得较好的分类效果，为致病菌的拉曼光谱鉴定提供了一种快速有效的方法。
光谱学 拉曼光谱 光谱鉴别 机器学习 致病菌 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0130003
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
中红外波段激光光源在环境监测、材料加工、外科手术、**等领域发挥重要作用。泵浦低损耗、高浓度Er3+掺杂ZBLAN(Er∶ZBLAN)光纤是产生近3 μm激光输出的主要手段之一，相较于其他同波段固态激光器，Er∶ZBLAN光纤激光器具有易集成、效率高,可采用激光二极管直接泵浦等优势，性能日渐提升的Er∶ZBLAN光纤激光器有望成为3 μm波段最先发展成熟、走向应用的激光光源。本文主要介绍Er∶ZBLAN光纤激光器工作原理和发展现状，对三种不同的Er∶ZBLAN光纤激光器存在的问题进行分析和总结，最后对Er∶ZBLAN光纤激光器发展趋势进行展望。
中红外 激光输出 能级结构 Er∶ZBLAN光纤 连续光纤激光器 脉冲光纤激光器 波长可调谐光纤激光器 midinfrared laser output energy level structure Er∶ZBLAN fiber continuous fiber laser pulsed fiber laser wavelengthtunable fiber laser
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，北京 100049
重频纳秒大能量激光器在科研探究、工业制造、**防务等领域发挥着重要作用，本文详细介绍了Yb3+ 或 Nd3+稀土离子掺杂的激光晶体、激光玻璃和激光陶瓷的研究进展以及相应的重频纳秒大能量激光器代表性成果，分析了激光增益介质发射截面、热导率、上能级寿命等参数特性对激光系统的影响。针对重频纳秒大能量激光器增益介质的选择制备、热管理、自发辐射放大效应管控展开讨论并梳理解决对策，对其未来的发展前景进行了展望。
重频脉冲激光器 大能量激光器 Yb3+ Nd3+ 增益介质 heavy frequency pulse laser large energy laser Yb3+，Nd3+，gain medium
1 浮法玻璃新技术国家重点实验室，安徽 蚌埠 233000
2 上海应用技术大学 材料科学与工程学院，上海 201418
3 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室，上海 201800
中红外稀土掺杂连续光纤激光在光声技术、红外制导、医疗手术、塑料加工以及5G通信等领域有着十分广阔的应用前景。然而，制备中红外稀土掺杂连续光纤激光器的光纤基质材料单一，再加上高增益光纤和器件的缺乏，大大限制了大功率单频连续光纤激光器的发展。本文对比了传统的石英光纤、氟化物光纤、硫系光纤和重金属氧化物光纤，最终将碲酸盐光纤作为阐述对象。重点阐述了国内外中红外稀土掺杂碲酸盐连续光纤激光的研究进展，目前2.0 μm波段的最高输出功率为8.08 W、最高斜率效率为77%；3.0 μm波段的理论模拟结果显示最高输出功率高达5.219 W、最高斜率效率可达40%。
中红外激光 稀土掺杂连续光纤激光器 碲酸盐光纤 mid-infrared laser rare earth doped continuous fiber laser tellurite fiber
1 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
中红外2～5 μm波段在气体检测、航天航空、红外对抗、医疗手术等领域具有广泛的应用, 由此开展了大量中红外材料的研究。相较于其他中红外材料, 柔性可多向传输的氟化物玻璃光纤由于低的声子能量和优异的中红外光谱性能, 受到广泛关注。基于此, 本文系统介绍了不同氟化物玻璃光纤(如氟锆酸盐玻璃光纤、氟铟酸盐玻璃光纤、氟铝酸盐玻璃光纤等)的研究现状和存在问题, 展示了氟化物玻璃光纤中普遍研究的各类组分的结构、物化性能、光谱性能等, 重点介绍了激光领域中氟化物玻璃光纤基于不同稀土离子掺杂实现的不同波段的光纤激光器和覆盖不同波长范围的超连续谱光源, 并对氟化物玻璃光纤的研究方向和制备工艺探索进行了展望。
中红外 氟化物 玻璃光纤 mid-infrared fluoride glass fibers
浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310058
硅光技术凭借其CMOS兼容性和高集成度等突出优势，被认为是最具发展潜力的新一代光子集成主流技术，在全球范围内受到极大关注。近年来，无源/有源硅光器件及其集成芯片研究均取得了重要进展。而随着光通信、光互连、光传感、光测量及光计算等新兴领域的飞速发展，硅光技术迎来了更为广阔的应用空间。与此同时，硅光器件及芯片也面临着更高性能、更高密度和更大规模等重要挑战。本文聚焦于面向波分复用、偏振复用、模式复用及混合复用等应用的高性能无源硅光波导器件，重点阐述了其性能突破及功能拓展，并探讨了硅光波导器件的发展前景。
集成光学 硅光 波分复用 偏振复用 模式复用 高性能 光学学报
2022, 42(17): 1713001
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 安徽农业大学生命科学学院，安徽 合肥 230036
提出一种联合表面增强拉曼散射(SERS)与卷积神经网络(CNN)的方法，并将其用于食源性致病菌的快速鉴定。以带正电荷的银纳米颗粒(AgNPs＋)为SERS 基底，采集了金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、副溶血性弧菌以及单增李斯特菌的SERS指纹谱，并在这些数据上训练了一个包含11个一维卷积层的残差网络ResNet11用于这4种病原菌SERS指纹谱的分类识别。实验结果表明：AgNPs＋是一种优秀的SERS增强基底，可在624 cm－1、730 cm－1等波段增强4种病原菌的主要拉曼峰；构建的ResNet11分类器对107 mL－1菌液分子浓度下采集的SERS指纹谱取得了99.30%的分类识别准确率，并且对103 mL－1菌液分子浓度下采集的SERS指纹谱取得98.00%的识别准确率。
生物光学 食源性致病菌 表面增强拉曼散射 带正电荷的银纳米颗粒 卷积神经网络 中国激光
2022, 49(15): 1507405
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 College of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS), Beijing 100049, China
3 Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS, Hangzhou 310024, China
4 School of Materials and Chemistry, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
5 Center of Advanced Optoelectronic Materials and Devices, Key Laboratory of Novel Materials for Sensor of Zhejiang Province, College of Materials and Environmental Engineering, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China
6 Collaborative Innovation Center of IFSA (CICIFSA), Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
Zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8), a metal-organic framework (MOF) with a non-centrosymmetric crystal structure, exhibits nonlinear optics (NLO) properties and can act as the nanoporous matrix of guest molecules. Amorphization of ZIF-8 can be achieved by pressure or high temperature. Both crystalline and amorphous states have their inherent features for optical applications. The effects of the crystalline-amorphous transition on the structural and optical properties under pressure were investigated in detail. Amorphization leads to the destruction of the ZIF-8 lattice structure, collapse of pores, and the change of spatial symmetry, which in turn alters the NLO properties of ZIF-8 and the luminescence properties of the guest Eu cations. Our results establish the structure–optical properties relationship in the amorphization process and provide new clues in designing novel MOFs optical materials.
ZIF-8 structure optical properties pressure Chinese Optics Letters
2022, 20(9): 091603
