里德堡原子无线电波传感器的出现正在推动现代传感和测量方式的转变，利用量子效应实现经典无线电波测量无法比拟的全新探测能力。本文回顾了基于里德堡原子的无线电波测量进展，梳理了领域发展脉络，详细介绍了无线电波测量灵敏度极限并展望了未来的发展趋势。该研究将助力领域的发展以及工程应用的推进。
原子 里德堡 无线电波 灵敏度 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106010
1 西安工程大学电子信息学院，陕西 西安 710048
2 浙江大学工业控制技术国家重点实验室，浙江 杭州 310027
针对传统卷积神经网络对色织物花型缺陷检测效果不佳的问题，提出一种基于U型Swin Transformer重构模型和残差分析的缺陷检测方法。该方法使用Transformer模型，可更好地实现对图像全局特征的提取以及更准确的重构，同时解决了实际生产过程中缺陷样本数量少且种类不平衡的问题。首先，针对某种花型，采用叠加噪声后的无缺陷样本完成重构模型的训练过程；然后，将待测图像输入模型中获得重构图像；接着，计算待测图像和重构图像的残差图像；最后，通过阈值分割和数学形态学处理，即可实现对缺陷区域的检测和定位。实验结果表明，该方法在不需要对缺陷样本标记的情况下，能够有效地检测和定位多个色织物花型上的缺陷区域。
机器视觉 图像处理 色织物 缺陷检测 无监督学习 Swin Transformer 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1215001
西北大学物理学院光子学与光子技术研究所,陕西省石墨烯联合实验室, 陕西 西安 710069
石墨烯在太赫兹波段的优异性质,使其在太赫兹源、太赫兹探测和太赫兹调控三个方面都具备广阔的应用前景。主要对石墨烯在太赫兹波段的性质及石墨烯基太赫兹器件的相关研究进行了综述,并对石墨烯在太赫兹波段的应用前景进行了展望。在石墨烯太赫兹波段性质方面,主要介绍了石墨烯的电导模型、静态和超快光谱响应特性,以及表面太赫兹波辐射特性。在石墨烯基太赫兹器件方面,主要综述了基于光、电、磁调控的太赫兹主动器件,石墨烯基超材料的太赫兹调制器,基于阻抗匹配的减反射调控器件,以及可调太赫兹源器件的最新研究进展。
太赫兹技术 石墨烯 调制器 太赫兹源 阻抗匹配 超材料
Author Affiliations
Abstract
State Key Lab Incubation Base of Photoelectric Technology and Functional Materials, International Collaborative Center on Photoelectric Technology and Nano Functional Materials, School of Physics, Institute of Photonics & Photon-Technology, Northwest University, Xi’an 710069, China
The plasmonic mode in graphene metamaterial provides a new approach to manipulate terahertz (THz) waves. Graphene-based split ring resonator (SRR) metamaterial is proposed with the capacity for modulating transmitted THz waves under normal and oblique incidence. Here, we theoretically demonstrate that the resonant strength of the dipolar mode can be significantly enhanced by enlarging the arm-width of the SRR and by stacking graphene layers. The principal mechanism of light–matter interaction in graphene metamaterial provides a dynamical modulation based on the controllable graphene Fermi level. This graphene-based design paves the way for a myriad of important THz applications, such as optical modulators, absorbers, polarizers, etc.
160.3918 Metamaterials 120.7000 Transmission 130.4110 Modulators Chinese Optics Letters
2017, 15(5): 051603
西北大学 光子学与光子技术研究所/光电技术与功能材料国家重点实验室，西安 710069
利用飞秒激光泵浦探测技术，通过改变光学参数，如中心波长、功率，分别对未故意掺杂高纯n型砷化镓的差分反射谱进行研究，进而分析室温下砷化镓光生载流子动力学过程.首先，当泵浦光功率恒为100 mW，探测光功率恒为10 mW时，随着中心波长的增大，差分反射率峰值随之增大，信噪比也随之增加.其次，通过拟合不同延迟时间下泵浦光功率和差分反射率的实验曲线，并和理论模型比较后发现，在一定范围内的泵浦功率和差分反射率呈线性相关，未故意掺杂高纯n型砷化镓的饱和载流子浓度为(3.590 1±0.310 3)×1017 cm－3.在此基础上,把光生载流子动力学过程分为3个过程：804±67 fs的光激发过程、134 ~268 fs的初始散射过程、1 ps和3～6 ps的复合过程.研究表明，差分反射率与探测功率不存在显著的依赖性，但差分反射谱的信噪比与探测功率存在相关性.
光电子学 超快激光 光谱学 砷化镓 泵浦-探测 动力学 载流子寿命 Optoelectronics Ultrafast lasers Optical spectroscopy Gallium arsenide Pump-probe Dynamics Carrier lifetime
1 中国科学院 物理研究所 北京凝聚态物理国家实验室，北京 100190
2 西北大学 光子学与光子技术研究所 光电技术与功能材料国家重点实验室培育基地，陕西 西安 710069
麦克斯韦方程中的介质响应特性一般由本构关系中的介电函数ε(ω)和磁导率μ(ω)来描述，对于介质中传播的电磁场，通常存在两个独立的本征传播模式，它们是齐次麦克斯韦方程组的特解，各自具有特定的色散关系和偏振态。如果介质中传播的电磁场为两个本征模分量的线性迭加，其偏振态将会随着传播的过程而改变。常见的现象有各向异性晶体中的双折射、超材料中的偏振调制效应、自然界中手性材料的旋光响应以及外磁场作用下产生的Faraday效应等。本文从测量方法、数据处理、测量精度等方面介绍太赫兹时域偏振检测系统及其发展状况，特别是利用线栅、超材料以及光学手段调制太赫兹电场偏振态的方法。对近几年太赫兹偏振检测系统在分析手性超材料、太赫兹圆二色谱以及Faraday效应等实验中的应用进行了总结和讨论。最后展望了太赫兹偏振检测系统未来进一步的发展空间及应用前景。
太赫兹光谱 偏振检测 超材料 调制 terahertz spectroscopy polarization measurement metamaterial modulation
1 上海大学物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术研发中心, 上海 201800
采用飞秒激光脉冲辐照不同羟基浓度的纯石英玻璃, 诱导其内部产生缺陷。系统研究了羟基浓度、激光脉宽和激光功率对缺陷类型和浓度的影响。石英玻璃的显微荧光谱、吸收谱和发射谱测试表明, 飞秒激光诱导石英玻璃可以产生非桥氧空穴中心(NBOHC)、非弛豫氧空位[ODC(Ⅱ)]和E′心3种缺陷; 低羟基浓度石英玻璃易产生ODC(Ⅱ)缺陷, 高羟基浓度石英玻璃易产生NBOHC缺陷。用波长为254 nm的紫外灯激发飞秒激光辐照后的高羟基浓度石英玻璃可观察到明显的红色荧光(波长为650nm), 其发光强度与飞秒激光的脉宽和功率相关, 发光强度随激光脉宽的增加先增加后减小, 随激光功率的增加先增加后趋于平缓。
激光制造 飞秒激光 激光与物质相互作用 荧光 羟基 纯石英玻璃 缺陷
1 暨南大学生物医学工程系, 广东 广州 510632
2 暨南大学第一附属医院输血科, 广东 广州 510630
3 暨南大学实验技术中心, 广东 广州 510632
血红蛋白氧合与脱氧的周期循环在体内驱动红细胞结构与功能调节中发挥着重要作用, 已引起广泛关注; 但是对体外培养的红细胞在单个活态水平上进行携氧功能随孵育时间动态变化研究未见报道。 本研究应用显微激光共聚焦拉曼散射技术, 采集不同时间的活态红细胞拉曼光谱, 分析表征血红蛋白携氧能力特征峰(1 636和1 562 cm-1)和构象敏感的酰胺Ⅲ谱带(1 240～1 300 cm-1)随时间变化规律; 同时结合扫描电镜观察相应RBC形态。 结果发现, 在0～24 h内, 结构稳定、 变构协同功能正常的血红蛋白发生着携氧量增加与减少和构象R态与T态交替变化, 与此同时扫描电镜下双凹圆盘型红细胞也发生“伸长”与“收缩”交替变化。 本结论不仅为体外研究红细胞携氧功能提供来自单个活细胞内的多水平特征参数, 同时也为体外开展针对红细胞筛选活性组分、 评价药物药效和毒副作用研究开拓思路。
红细胞 血红蛋白 携氧功能 拉曼光谱 Red blood cells Hemoglobin Oxygen-carrying function Raman spectrum SEM SEM 光谱学与光谱分析
2015, 35(12): 3350
为了控制某一环境下光的强度, 提出了输出光强恒定的液晶自动调节系统, 并对系统的原理及功能进行了研究。介绍了液晶电光调制原理及光电传感器和单片机控制原理。对系统的开发进行了阐述, 详细介绍了构成系统的每一个模块的结构及工作原理。该系统具有以下4个功能: 维持特定空间光照强度不变, 调节特定空间内的光照强度, 显示当前工作状态, 测试液晶盒电光特性曲线。该系统适用于恒定光强环境和由光能转化的恒温系统。
液晶 自动调节系统 电光效应 光电传感器 单片机 liquid crystal self-regulation system electro-optical effect photoelectric sensor single-chip microcomputer
