期刊基本信息
创刊:
1972年 • 月刊
名称:
光子学报
英文:
ACTA PHOTONICA SINICA
主管单位:
中国科学院
主办单位:
中国科学院西安光学精密机械研究所;中国光学学会
出版单位:
科学出版社
主编:
郝跃
ISSN:
1004-4213
刊号:
CN 61-1235/O4
电话:
029-88887564
邮箱:
地址:
陕西省西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱
邮编:
710119
定价:
120元/期

本期栏目 2015, 44(3)

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光子学报 第44卷 第3期

作者单位
摘要
西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 西安 710071
建立粗糙表面的蒙特卡罗模型, 研究目标表面高度起伏对光外差信号的调制效应, 对不同粗糙程度的目标引起的退相干效应进行定量分析, 给出光外差信号恶化与粗糙目标表面参量的定量关系.结果表明: 当相关长度为100λ, 光外差信号随着高度起伏均方根的增大而减小, 当高度起伏均方根超过0.2λ时, 光外差信号非常微弱;当均方根高度起伏为0.1λ时, 光外差信号随相关长度的减小而减小, 给光外差探测造成困难.
合成孔径激光雷达 退相干效应 光外差探测 粗糙面 高度起伏均方根 相关长度 Synthetic aperture ladar decoherence effect Optical heterodyne detection Rough surface Height of the root mean square Correlation length 
光子学报
2015, 44(3): 0304001
作者单位
摘要
脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
为了研究伪装涂料8-14 μm波段的平均发射率在不同季节的取值范围, 结合太阳辐射, 植被温度以及气温的一日变化, 建立目标及单一植被背景在晴朗天气情况下不同季节的一日辐射温度变化模型.以合肥地区为例, 分别以春分、夏至、秋分、冬至四个节气的日气候状况代表春夏秋冬四季的气候特征, 采集该地区在四个节气近五年的日值气侯数据, 对覆盖不同发射率伪装涂料的目标以及植被背景在四个节气中从6时到22时的辐射温度变化进行模拟.获得目标和植被背景的日辐射温度变化数据, 计算不同覆盖发射率值的伪装涂层时的目标和背景的欧氏距离和伪装效率.利用欧氏距离和伪装效率对目标的伪装效果进行分析.当欧氏距离最小时目标与植被背景红外特征最接近, 春夏秋冬欧氏距离最小时的发射率值依次为0.58、0.33、0.41、0.86;以参考目标与背景的辐射温度差控制在4K以内为实现隐身的标准, 春夏秋冬伪装效率最高时的发射率值依次为0.6、0.3、0.4、0.9.
红外伪装 发射率 季节性 数值分析 Infrared camouflage Emissivity Seasonal Numerical analysis 
光子学报
2015, 44(3): 0304002
作者单位
摘要
西安理工大学 自动化与信息工程学院, 西安 710048
基于Andrews和Philips经典漂移方差模型, 利用部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中斜程传输的光束扩展半径, 推导出考虑外尺度情况时部分相干高斯-谢尔光束斜程情况下的漂移方差表达式, 应用随高度变化的大气结构常量模型进行数值计算, 对比分析了部分相干光和完全相干光在大气湍流中的展宽和漂移特性.结果表明: 相同的传输条件下, 部分相干光比完全相干光的光束扩展更迅速, 受湍流的影响也更小;初始半径越大, 接收机高度越高, 光束的扩展效应越小;随着传输距离的增大, 光束的质心漂移方差随光束初始半径的增大而减小, 不同相干性的光束漂移方差变化很小;完全相干光的光束漂移受波长的影响较小, 而部分相干光的波长越长, 漂移越明显.
光束扩展 光束漂移 光束漂移模型 高斯-谢尔光束 大气湍流 斜程传输 Beam spread Beam wander Beam wander variance model Gaussian-Schell model beam Atmospheric turbulence Slant path 
光子学报
2015, 44(3): 0306001
作者单位
摘要
1 重庆大学 光电工程学院 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400030
2 重庆大学 土木工程学院 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室, 重庆 400045
基于光纤布喇格光栅传感监测原理, 设计了一种用于岩土滑坡监测的剪切位移传感装置.在等强度悬臂梁上粘贴光栅构成位移传感器, 位移传感器被嵌入Φ50的聚氯乙烯树脂管中, Φ50聚氯乙烯树脂管外套Φ70聚氯乙烯树脂管, 在两管之间浇筑1: 1的砂浆.通过室内模拟剪切测试, 该装置对剪切位移测量为30 mm, 初测精度为0.5 mm, 其对30 mm位移传感转变成光栅波长变化量为1 200 pm.该装置灵敏度高、稳定性好、测量范围大、线性好、结构简单, 可用于滑坡以及野外岩土结构工程等进行长期有效的监测.
光栅光栅 悬臂梁 滑坡 剪切 位移 监测 Fiber Bragg grating Cantilever beam Landslide Displacement Monitoring 
光子学报
2015, 44(3): 0306002
作者单位
摘要
1 宁波大学 高等技术研究院 红外材料与器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 中山大学 电材料与技术国家重点实验室, 广州 510275
运用平面波展开法分析As2S3、Ge20Se65Sb15和As2Se3硫系玻璃光纤在不同空气填充率下的带隙分布图, 分析结果表明三种材料在空气填充率提高到0.75时, 光子带隙与空气线均出现交汇模式, 且带隙宽度大, 纤芯空气孔中适宜进行激光传输.运用有限元法分析不同纤芯孔直径的Ge20Se65Sb15硫系玻璃空芯光子带隙光纤的基模限制损耗和有效模场面积, 结果表明纤芯直径9.2 μm时限制损耗最低, 模场面积较小.通过优化光纤的结构参量, 适合于4.3 μm波长处高功率中红外激光传输的空芯光子带隙光纤, 其限制损耗为0.00472 dB/m, 有效模场面积为58.046 μm2.
光纤光学 空芯光子带隙光纤 平面波展开法和有限元法 硫系玻璃 低限制损耗 Fiber optics Hollow-core photonic crystal fiber Plane-wave expansion method and finite element met Chalcogenide glass Low confinement loss 
光子学报
2015, 44(3): 0306003
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
提出了一种新型光学接收天线的设计和制作方法, 利用干涉和衍射原理在全息材料上制成具有聚集光束和滤除环境光双重功能的全息反射镜.通过耦合波理论与k矢量闭合法分析了这种光学接收天线的角度选择性、光谱选择性以及任意点的衍射效率, 模拟结果表明: 全息反射镜在不同点的视场角和光谱带宽分别为0.8°-13.4°和4.4 nm-7.4 nm, 并且整体衍射效率在95.3%以上.与由聚光镜和滤波片组合成的传统光学接收天线相比, 全息反射镜体积小、重量轻、成本低、能作为光学接收天线用于室内可见光通信系统中.
室内可见光通信 光学接收天线 全息反射镜 耦合波理论 角度选择性 光谱选择性 衍射效率 Indoor visible light communication Optical receiving antenna Holographic mirror Coupled wave theory Angular selectivity Spectral selectivity Diffraction efficiency 
光子学报
2015, 44(3): 0306004
马万卓 1,2,*王天枢 1,3张鹏 1赵春英 1,3[ ... ]姜会林 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心, 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
3 长春理工大学 理学院, 长春 130022
设计了一种双向反馈布里渊-喇曼光纤激光器, 研究了布里渊泵浦对输出特性的影响.布里渊-喇曼光纤激光器由一段7 km色散补偿光纤、1 455 nm喇曼泵浦、可调谐激光器及双反馈环组成.喇曼泵浦功率固定在250 mW, 布里渊泵浦工作波段在喇曼峰值增益处附近, 可得到较多波长数输出.随着布里渊泵浦功率增加, 相邻的布里渊斯托克斯光和经背向瑞利散射的斯托克斯光之间功率差减小, 同时各阶斯托克斯光平均强度增加并达到饱和.受色散补偿光纤中喇曼交叉增益影响, 布里渊泵浦功率由1.8 dBm增加到6.9 dBm, 输出多波长数先增后减.当布里渊泵浦功率为4.4 dBm时, 对应输出波长数最多, 为37个, 波长间隔0.078 nm.
受激布里渊散射 受激喇曼散射 瑞利散射 色散补偿光纤 反馈环 Stimulated Brillouin scattering Stimulated Raman scattering Rayleigh scattering Dispersion compensation fiber Feedback loop 
光子学报
2015, 44(3): 0306005
作者单位
摘要
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
针对基于时间平均数字全息法的微振动原位检测, 提出了一种有效提高振动条纹模式对比度的方法, 进而可准确获得待测面振幅分布.首先针对实际振动过程中物体存在纵向微位移而引起的相位误差进行校正;然后去除记录过程中物光场散斑引起的相位噪音, 有效提高了被第一类零阶贝塞尔函数调制的条纹对比度;最后利用第一类零阶贝塞尔函数的变化规律和条纹级数, 定量估计全场的振幅分布.搭建了以声波作为激励源的时间平均全息测振实验系统, 采用频率分别为0、1 100、2 000和9 000 Hz的正弦声波激励簧片进行实验验证.结果表明, 以振动频率2 000 Hz为例, 本方法能够有效提高振动调制条纹质量, 并计算得到三级零点处的振幅值分别为109.4 nm、244.2 nm、356.4 nm, 与理论值相比较, 误差分别为6.31%、3.34%和3.78%, 在允许范围之内, 证明了该方法的有效性.
全息应用 时间平均法 贝塞尔函数 簧片 条纹模式 高对比度显示 振幅分布 Holographic applications Time-average Bessel functions Reed Fringe pattern High-contrast displays Amplitude distribution 
光子学报
2015, 44(3): 0309001
作者单位
摘要
南京理工大学 电光学院光学工程系, 南京 210094
针对数字全息图像背景去除的问题, 提出两种全息图像重建去背景的方法: 背景减弱法和自适应滤波法.搭建了共轴数字全息显微成像实验系统, 利用该系统分别对洋葱表皮、植物根茎横切标本、叶片气孔标本和血细胞标本进行背景去除和图像重建.通过光强分布曲线、对比度计算等证明了自适应滤波方法在共轴数字全息结构中去除背景的有效性.实验结果表明, 根据环境、样品等不同, 全息图的背景也会发生变化.基于此结果, 将全息数字显微图像分为三类, 并针对不同的背景特点, 得出了获取最佳重建图像应采用的有效去除背景方法.研究结果有助于共轴光路数字全息显微术中的重建成像.
数字全息 共轴全息 自适应滤波 背景减弱 全息图像 去除零级 背景分类 Digital holography In-line holographic microscopy Adaptive filtering Background decrease Holographic image Removing zero-order Classification of background 
光子学报
2015, 44(3): 0309002
作者单位
摘要
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471009
2 洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
针对全息波导显示系统中输入光栅、转折光栅和输出光栅的光栅参量不一致, 导致系统设计和光栅制作难度增大的问题.对比正常配置和锥形配置下的光栅方程, 可得全息波导显示系统中全息光栅具有相同周期需要满足转向光栅60°锥形配置.由此提出波导侧面装有反射镜的三光栅单波导板显示构型, 其中三个光栅周期完全相同, 输入光栅和转向光栅条纹走向一致.使用光学设计软件CODE V对该构型进行仿真, 验证了该构型的可行性.与传统全息波导显示构型相比, 侧面反射镜的光路折叠作用使得该构型系统无效显示面积和耦合效率损失减小;三个光栅周期相同且输入光栅和转向光栅条纹走向一致, 可以降低系统设计和全息光栅制作难度.该构型可以用于虚拟现实显示或者头戴式显示.
全息波导 衍射光栅 构型设计 体全息 虚拟显示 头戴式显示 平视显示 Holographic waveguide Diffraction grating Configuration design Volume hologram Virtual reality display Wearable display Head up display 
光子学报
2015, 44(3): 0309003
作者单位
摘要
1 北京理工大学 机电学院, 北京 100081
2 军械工程学院 导弹工程系, 石家庄 050003
针对红外序列复杂度对目标跟踪性能的影响问题, 提出基于多属性决策评估红外序列复杂度.采用修正逼近理想解多属性决策和熵权方法, 综合7种图像度量尺度, 评估红外序列各帧图像复杂度;基于加权和多属性决策及熵权方法, 综合3种度量尺度, 评估红外序列整体复杂度.采用归一化相关模板匹配算法、基本均值偏移算法和方差比算法进行跟踪实验.采用复杂度不同的红外序列, 验证提出的红外序列复杂度评估方案的有效性.结果表明: 提出的红外序列复杂度评估方案能够真实显示各种红外序列目标跟踪任务困难度的差异, 与跟踪性能指标之间的相关性强, 并能准确反映目标跟踪任务的主要影响因素.
红外 序列 复杂度 分析 多属性决策 Infrared Sequence Complexity Analysis Multi-attribute decision making 
光子学报
2015, 44(3): 0311001
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 北方光电集团有限公司, 西安 710065
设计了谱段位于450-900 nm, 焦距f=6 000 mm, F数为10的大F数、矩形视场、长焦距的折轴三反光学系统.光学系统视场角为1.6°, 光学系统的畸变优于0.5%, 中心面遮拦为6%时, Nyquist频率(25 lp/mm)处各谱段调制传递函数优于0.65, 整个光学系统成像质量达到衍射极限.同时根据所采用的多光谱时间延迟积分CCD分析了相机各谱段的静态调制传递函数, 可以满足多光谱遥感相机的设计使用要求.
光学设计 空间相机 多光谱 宽视场 衍射极限 Optical design Space camera Multispectral Wide field of view Diffraction limited 
光子学报
2015, 44(3): 0311002
作者单位
摘要
安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 安徽省现代成像与显示技术重点实验室, 合肥 230039
针对可分离压缩传感使用的可分离随机正交矩阵在处理大尺度图像等高维信号感知时难度太大或成本过高的问题, 引入确定性测量矩阵, 提出确定性矩阵可分离压缩传感, 可将如托普利兹矩阵及循环矩阵等具有确定性结构的矩阵作为可分离压缩传感的左、右可分离矩阵.该方案可以降低独立元素的数目, 从而显著降低前端物理实现的难度与成本.数值模拟实验分别评估了该方法在不同采样率及不同图像尺寸下的压缩重建性能, 结果表明该方法在独立元素非常少的情形下得到与原随机正交矩阵相近的重建质量, 证明了其可行性.
压缩传感 压缩成像 可分离压缩传感 随机正交矩阵 确定性矩阵 Compressive sensing Compressive imaging Separable compressive sensing Random orthogonal matrix Deterministic matrix 
光子学报
2015, 44(3): 0311003
作者单位
摘要
1 电子工程学院 404室, 合肥 230038
2 中国科学技术大学 近代物理系, 合肥 230026
基于蒙特卡罗方法, 对γ射线针孔成像系统进行了点扩展函数的模拟研究.采用高斯拟合法比较了入射点中心入射及分别偏离0.5像素、1像素、1.5像素和2像素五种条件下γ射线针孔成像系统的点扩展函数, 得出相应系统的调制传递函数, 并对空间分辨率进行比较.研究结果表明, 当偏离量较小时, 利用高斯拟合方法得到的γ针孔成像系统的点扩展函数误差较小, 能够满足精度要求;当偏离量较大时拟合误差较大.另外, 在针孔与探测器之间加一层理想挡板来减少散射, 可以显著地减少拟合误差, 提高其空间分辨率.
针孔成像 点扩展函数 调制传递函数 Pinhole imaging Point spread function Modulation transfer function Geant4 Geant4 
光子学报
2015, 44(3): 0311004
作者单位
摘要
齐齐哈尔大学 计算机与控制工程学院, 黑龙江 齐齐哈尔 161006
为使剪切散斑干涉能适用于物体大变形的测量, 选用双波长激光照射和彩色相机, 用傅里叶变换法对干涉图进行频谱分离, 用红色波长相位减去绿色波长相位, 得到合成波长相位, 经频域滤波和相位解包裹, 得到连续相位.理论计算表明合成波长相位条纹数是单波长相位条纹数的0.189倍.合成波长参与计算可以有效减小相位条纹密度, 解决剪切散斑干涉在物体离面位移测量中由于变形条纹过于密集而导致欠采样的问题, 同时降低对干涉条纹滤波和相位解包裹难度, 增强图像处理可靠度, 提高了测量准确度.给出了合成波长与单波长相位幅度的比较以及相同外力下二者相位条纹密度的对比, 实验验证了所提方法的有效性、准确性和可靠性, 实现了剪切散斑干涉对复合材料大变形的测量, 扩展了剪切散斑干涉工程应用的范围, 为新型剪切散斑干涉测量系统的设计提供了参考.
光学测量 缺陷检测 剪切散斑干涉 复合材料 合成波长 无损检测 相位解包裹 Optical measurement Flaw detection Shearography Composite material Synthetic wavelength Nondestructive testing Phase unwrapping 
光子学报
2015, 44(3): 0312001
作者单位
摘要
西安工业大学 陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 西安 710032
为了使相移式横向剪切干涉法能够广泛应用于大口径非球面的在线检测, 通过计算机仿真研究横向剪切干涉测量的非球面面形, 实现其二维波面的重建.分别对仿真中获得的被测非球面在x方向和y方向的两个差分波前中剪切量大小和采样点个数的选取进行分析, 利用最小二乘法求取波差值, 采用Zernike 多项式拟合法进行波前重建, 在保证高准确度测量情况下, 对一被测抛物面面形进行计算机仿真实验, 结果表明: 最适合的剪切量是其被测口径的十分之一大小, 此时只需要对其选取49个离散数据采样点, 采用泽尼克多项式拟合就可得到二维波面的形貌.该结论为相移式横向剪切干涉的二维波前重建提供了理论指导, 同时, 也为大口径非球面在线测量的实际应用提供了技术支撑.
光学检测 横向剪切干涉 最小二乘法 Zernike拟合 剪切量 大口径抛物面 仿真实验 Optical measurement Lateral shearing interferometry Least square method Zernike fitting Shearing displacement Oarge parabolic mirror Simulation experiment 
光子学报
2015, 44(3): 0312002
作者单位
摘要
1 长春理工大学生命科学技术学院, 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院, 长春 130022
3 吉林东光精密机械厂, 长春 130022
根据射手夜间瞄准射击时实际夜天光环境下景物反射的光照度值, 计算出进入微光瞄准镜入瞳处的光照度值, 以此照度值设计了双积分球照明模式的无限远微光瞄具目标模拟发生装置.根据积分球原理在双积分球之间设置有可变光阑, 根据检测系统要求为微光夜视仪提供了四档可切换的微光照度环境.为保证在实验检测过程中待测瞄具能接收到光源出射的最大光照度, 分析了待测瞄具距离平行光管的实际安装位置, 得出影响待测瞄具入瞳处光照度值的三个关键因素为大小积分球之间可变光阑的口径、平行光管的视场及被测瞄具距离平行光管物镜的安装位置.最后, 对积分球出射窗口处光照度, 以及经过无限远目标模拟发生装置后出射的光照度值进行分析计算与实验测量, 结果表明光照度不均匀度<2%, 满足应用要求.
成像光学 微光夜视仪 积分球 可变光阑 平行光管 光应力 光照度 均匀性 Imaging optics Low-light-level night vision system Integrating sphere Variable diaphragm Collimator Light stress Illumination Uniformity 
光子学报
2015, 44(3): 0312003
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
以工作在近红外波段0.848 μm-1.114 μm, 焦距100 mm, 入瞳直径20 mm, 具有负阿贝数的负折射率平凹透镜为例, 介绍了两种对该类负折射率透镜的消色差设计方法, 即利用正折射率材料透镜与负折射率材料透镜组合消色差和负折射率透镜中引入衍射光学元件实现折衍射混合透镜消色差方法.结果表明, 正负折射率材料透镜组合消色差方法中正折射率材料透镜承担几乎全部光焦度, 进而引入大量额外单色像差, 但利用衍射光学元件可以在不引入额外像差的同时实现负折射率透镜的消色差.根据负折射率材料在介质与空气分界面的特殊折射特性, 推导了以负折射率为基底的衍射光学元件的衍射效率公式, 得到衍射微结构高度公式, 求出不同波长处的衍射效率值.负折射率二元衍射光学元件在设计波长0.912 μm处衍射效率为40.53%, 在波长0.848 μm处的衍射效率为35.06%, 在波长1.114 μm处的衍射效率值为39.83%.
衍射光学 负折射率透镜 光子晶体 消色差 Diffractive optics Negative-index lens Photonic crystals Achromatization 
光子学报
2015, 44(3): 0312004
作者单位
摘要
1 燕山大学 电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 广西师范大学 电子工程学院, 广西 桂林 541004
基于表面等离子激元自发辐射放大噪声系数理论, 研究了长程表面等离子激元噪声系数变化规律, 设计了嵌有金属条的长程表面等离子结构.数值模拟得到表面等离子及周期条状长程表面等离子的噪声系数变化规律.给出入射波长从0.5 μm到1.75 μm, 每隔0.25 μm的噪声特性, 发现随着波长的增加噪声系数趋近于常数.仿真结果表明: 表面等离子及长程表面等离子自发辐射放大的噪声系数随着增益介质增大而明显增强;周期条状长程表面等离子结构中, 随着金属膜厚度以及金属条高度及个数增加导致噪声系数增加, 其中金属膜厚度对于其作用较明显.
表面等离子激元 长程表面等离子激元 自发辐射放大 噪声系数 增益介质 Surface Plasmon Polaritons(SPP) Long Range Surface Plasmon Polaritons(LRSPPs) Amplified spontaneous emission Noise factor Gain medium 
光子学报
2015, 44(3): 0319001
作者单位
摘要
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
基于射线光学和波动光学理论分析了多模光纤的布里渊散射特性, 提出了确定布里渊散射角取值范围的方法;推导了阶跃型和渐变型多模光纤不同模式群布里渊频移、线宽、散射谱和散射功率的表达式.结果表明, 阶跃型和渐变型多模光纤布里渊散射角的最大取值范围为全反射临界角的2倍到π;阶跃型光纤的布里渊频移、线宽、归一化峰值增益和散射功率随模式群的变化比渐变型光纤缓慢, 且随着模式群编号的增加, 阶跃型光纤的上述参量分别在11.084-10.932 GHz、21.760-21.168 MHz、1-0.933和1.990×10-9-1.857×10-9 W范围内呈曲线下降;渐变型光纤的上述参量分别在11.064-10.969 GHz、21.683-21.314 MHz、1-0.957和2.052×10-9-1.965×10-9 W范围内呈直线下降.
非线性光学 布里渊散射 射线光学 波动光学 多模光纤 布里渊散射角 不同模式 Nonliner optics Brillouin scattering Ray optics Wave optics Multimode optical fiber Brillouin scattering angle Different mode 
光子学报
2015, 44(3): 0319002
作者单位
摘要
西安工程大学 理学院, 西安 710048
为了研究智能优化算法在不同晶体材料色散方程参数反演中的迭代搜索性能问题, 根据已测石英和方解石晶体的实验数据, 分别采用遗传算法、模拟退火算法和遗传模拟退火算法应用于晶体色散方程的参数反演中, 获得了晶体修正的塞耳迈耶尔方程的参量, 同时比较了三种算法在迭代搜索性能、算法稳定性、计算时间和差方和等之间的差异, 结果表明, 三种算法在晶体色散方程参数反演时都可以得到满意的结果, 但是, 由于遗传模拟退火算法同时具备遗传算法的快速全局搜索性能和模拟退火算法的极强局部搜索性能, 使得在晶体色散方程参数反演中的优化效果更优.因此在建立其它材料色散方程时建议采用遗传模拟退火算法, 而且这一结果对研究混合智能算法的迭代搜索性能也是有帮助的.
智能算法 遗传模拟退火算法 反演 色散方程 遗传算法 模拟退火算法 Intelligent optimization algorithms Genetic Simulated Annealing Algorithm (GSAA) Dispersion equations Retrieval Genetic Algorithm(GA) Simulated Annealing Algorithm(SA) 
光子学报
2015, 44(3): 0319003
作者单位
摘要
1 山西大同大学 物理电子科学学院 固体物理研究所, 山西 大同 037009
2 西安交通大学 理学院 空间光学研究所, 西安 710049
3 青岛科技大学 数理学院, 山东 青岛 266061
采用传输矩阵法, 研究了由各向同性右手材料和各向异性左手材料组成的Thue-Morse准周期结构的反射带隙, 分析了入射角、偏振和晶格比例缩放因子对反射带隙的影响.结果表明该结构存在一个全方向反射带隙, 该带隙的宽度由TE模的低频带边缘和TM模的高频带边缘决定.当在该结构中插入一层缺陷时, 在全方向带隙中出现一条缺陷模.对TE模, 缺陷模的位置受入射角的影响很弱, 而对TM模, 缺陷模的位置随入射角的增大, 向高频方向移动.
各向异性 左手材料 反射带 传输矩阵 Thue-Morse 准晶 Anisotropic Left hand materials Reflection band Transfer matrix Thue-Morse quascrystal 
光子学报
2015, 44(3): 0319004
作者单位
摘要
1 宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
2 Intelligent Epitaxy Technology, 1250 E Collins Blvd, Richardson, TX 75081, USA
3 Atech Systems, 6110 W. Highway 290, Austin, TX 78735, USA
针对未来光载无线通信所需的高功率、大带宽的光电探测器, 提出了一种行波光电二极管级联阵列功率合成电路.先将行波光电二极管级联, 再按照阵列式结构将多组级联的光电二极管组合起来, 实现射频功率合成, 以获得高功率、大带宽的射频信号.采用EDA工具, 对该光电转换射频功率合成电路进行仿真模拟.仿真结果表明, 该功率合成电路可以有效地将各光电二极管的射频输出信号进行功率合成, 功率合成后的信号带宽显著增加, 仿真结果与理论分析完全一致.此外, 电路分析表明, 增加该功率合成电路中的高阻微带线的特性阻抗可以有效提高其输出射频信号的带宽.
行波 级联阵列 功率合成 光电二极管 光电转换 Travelling wave CTWDA Power combining photodiode Optical-to-electrical conversion 
光子学报
2015, 44(3): 0323001
作者单位
摘要
1 南昌大学 物理系, 南昌 330031
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 日本东京农工大学 工学院应用化学系, 日本 184-8588
基于有限元法仿真计算了脊高850 nm、脊宽800-2 000 nm、刻蚀深度200-600 nm的亚微米结构尺寸As2S3硫系玻璃脊形波导的有效折射率和色散特性.结果显示在光通信波段内准TM模式下一定波导结构存在反常色散, 且同一脊宽和脊高下零色散波长位置随刻蚀深度增加出现蓝移;同时合适结构的波导还存在两个零色散波长, 如脊高850 nm、脊宽1 000 nm、刻蚀深度350 nm的脊形波导, 准TM模式下两个零色散波长为1 510 nm和1 746 nm, 波长1 550 nm处的色散值为-28.62 ps2·km-1.在此基础上, 利用此具有反常色散的脊形波导作为光学相位共轭介质, 将其应用在220 km远距离光纤链路的3×40 Gb/s高比特率波分复用系统中进行仿真实验, 结果显示该硫系玻璃脊形波导构建的光学相位共轭器有效地实现了四波混频效应, 且对整个系统的色散进行了有效补偿.
集成光学 光学相位共轭 脊形波导 色散 硫系玻璃 Integrated optics Optical phase conjugation Ridge waveguides Dispersion Chalcogenide glasses 
光子学报
2015, 44(3): 0323002
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院 上海市现代光学系统重点实验室, 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
为实现低成本高效率的可调太赫兹带通滤波器, 采用太赫兹时域波谱系统实验研究了一种在薄铝片上制作的中心开通槽两边双面对称周期性开浅槽的结构.实验结果表明由于双面耦合伪表面等离子体激元的增强透射效应, 该滤波器垂直入射时在0.33 THz处获得超过95%的高透射率, 其透射波的发散角在5°左右.并且当滤波器侧向斜入射时透射峰一分为二, 低频透射峰红移而高频透射峰蓝移;当滤波器俯仰方向斜入射时透射峰蓝移.
物理电子学 太赫兹 滤波器 可调 伪表面等离子体激元 Physical electronics Teahertz Filter Tunable Spoof surface plasmon polaritons (SSPPs) 
光子学报
2015, 44(3): 0323003
作者单位
摘要
1 西北工业大学 航天学院, 西安 710072
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
3 中国科学院光谱成像技术重点实验室, 西安 710119
为了改善光学成像中的成像质量和效率, 提出一种基于压缩传感的超分辨光学三维成像技术.通过物镜、编码板、色散元件、准直镜、聚焦镜、探测器等组成前端成像系统, 然后, 利用稀疏重构算法在后端处理器上重构光谱数据, 从而将成像运算量从前端转移到后端.同时, 引入块重构、错位预处理、多帧重构技术, 提高重构的准确度, 减小后端处理内存, 降低计算复杂度.通过仿真实验对原始数据和重构数据的光谱曲线、信噪比、光谱误差、分类识别效果等指标进行对比分析, 结果表明, 利用本文压缩传感技术可以实现超分辨光学三维成像, 且成像质量较高, 数据应用效果较好, 可用于大幅宽、高分辨率、低功耗、动态目标的成像观测.
压缩传感 光谱成像 稀疏表示 高光谱图像 重构算法 Compressed sensing Spectral imaging Sparse representation Hyperspectral images Reconstruction algorithm 
光子学报
2015, 44(3): 0328001
作者单位
摘要
1 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室, 西安 710071
2 西安工程大学 电子与信息学院, 西安 710048
3 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710068
由于双基地雷达中两极区双基地角的时变特性, 传统ISAR成像法无法获取高分辨的目标像.分析了两极区双基地角的时变性及对距离包络和方位的影响, 就两极区目标运动模型中目标方位高次项提出了Radon-TCDS-Relax超分辨成像算法, 对每个距离单元进行调频率和调频率变化率搜索并补偿其所对应的方位高次相位误差, 用Radon-TCDS-Relax提取散射点实现TCD-RID 成像.仿真实验与分析验证了本文方法的有效性.
ISAR成像 双基地雷达 时间调频率分布搜索 超分辨 Radon变换 ISAR imaging Bistatic radar Time chirp distribution search Super resolution Radon transform 
光子学报
2015, 44(3): 0328002
作者单位
摘要
1 浙江农林大学, 浙江 临安 311300
2 中国科学院遥感与数字地球研究所, 北京 100094
对760nm附近的氧气吸收带, 选用植被、枯萎植被、人工地物、沙地和雪地五种典型地表类型, 基于模拟数据进行非同步替代光谱定标方法的误差分析, 比较不同地表类型得到的光谱定标准确度, 为高光谱成像仪的非同步替代光谱定标提供定标图像选择策略.结果表明: 运用两种光谱匹配方法——光谱角度匹配和欧氏距离法得到的定标误差基本一致;730-800 nm的地表反射率曲线标准差在0.05 nm以内时, 定标误差集中在±0.5 nm范围内;人工地物类型中个别地物如橄榄绿光泽涂料和植被大面积覆盖的图像数据不适合用于非同步替代光谱定标.
高光谱成像仪 光谱漂移 非同步替代光谱定标 地表下垫面 光谱匹配 定标准确度 Hyperspectral imager Spectral offset Non-synchronous alternative spectral calibration Spectral matching Underlying surface Calibration accuracy 
光子学报
2015, 44(3): 0328003
张芸山 1,*乔学光 1,2邵敏 1傅海威 1[ ... ]赵娜 1
作者单位
摘要
1 西安石油大学 光电油气测井与检测教育部重点实验室, 西安 710065
2 西北大学 物理系, 西安 710069
提出了一种基于普通单模光纤粗锥级联结构的马赫-曾德尔干涉湿度传感器.将两根单模光纤对芯熔融成一个粗锥, 并依次级联, 形成光纤锥-单模光纤-光纤锥-单模光纤-光纤锥结构.外界环境湿度、温度的改变使传感器的纤芯基模和包层模的光程差发生改变, 引起传感器干涉光谱发生变化.通过监测干涉谱波长和能量的变化实现对外界物理量的测量.实验结果表明, 当空气中湿度在35-95%RH范围内变化时, 传感器的湿度灵敏度为-0.065 dB/%RH, 线性度为0.997;当温度在30-80 ℃范围内变化时传感器的温度灵敏度为69.4 pm/℃, 线性度为0.998.该传感器可以避免温湿度的交叉影响, 实现单参量的同时在线区分测量.
光纤锥 马赫-曾德尔干涉仪 湿度传感器 湿度灵敏度 温度灵敏度 交叉灵敏 Fiber tapers Mach-Zehnder interferometer Humidity sensor Humidity sensitivity Temperature sensitivity Cross-sensitivity 
光子学报
2015, 44(3): 0328004
作者单位
摘要
华南农业大学 理学院, 广州 510642
利用波长为800 nm的单光束飞秒激光对水溶液中的金纳米棒颗粒进行了稳定地二维光捕获.通过测量金纳米棒的散射谱研究了光阱中金纳米棒之间的耦合相互作用.比较光阱中只有单个金纳米棒被捕获和两个金纳米棒同时被捕获时的散射谱.结果表明, 当两个金纳米棒同时被光阱捕获时, 金纳米棒之间相互排斥, 存在一定的间隔, 该间隔使得两个金纳米棒之间没有发生表面等离子耦合相互作用.该实验结果为金纳米棒的光操纵及其在生物分子探测等领域的研究提供技术指导及实验参考.
散射 光镊 光操纵 金纳米棒 表面等离子体共振 Scattering Optical tweezer Optical manipulation Gold nanorods Surface plasmonics resonance 
光子学报
2015, 44(3): 0329001
作者单位
摘要
合肥工业大学 计算机与信息学院 图像信息处理研究室, 合肥 230009
针对光在半透明涂层和粗糙基底构成的两层粗糙面的散射过程, 采用表面生成法, 考虑入射遮蔽以及多次散射效应, 构建表面散射的蒙特卡罗模型, 得到粗糙基底上半透明涂层的反射光的能量分布, 研究涂层厚度、表面粗糙度、入射光波长等对双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF)的影响.结果表明, BRDF受表面的粗糙程度影响较大, 其峰值随表面均方根斜率的增加线性递减;半透明涂层厚度影响BRDF峰值的大小, 厚度为十分之一波长时, BRDF达最小值;近红外光入射时镜反射方向附近BRDF的局部分布曲线相对于可见光入射时有展宽趋势, 且方向半球反射率相对于可见光入射时更大.
散射特性 粗糙基底 半透明涂层 双向反射分布函数 蒙特卡罗 表面生成法 Scattering properties Rough substrate Semitransparent coatings Bidirectional reflectance distribution function Monte Carlo Surface generation method 
光子学报
2015, 44(3): 0329002
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
研究了一种用于红外线治疗仪的新型滤光片.该滤光片通过对红外线治疗仪光源所发出的光进行选择性滤波, 能够降低部分波段光的承载能量, 提高治疗仪的安全使用性能.针对红外线治疗仪对滤光片的使用要求, 选择Ti3O5和SiO2作为高低折射率材料, 采用电子束加热蒸发方式, 配合离子辅助淀积技术, 利用石英晶控控制法对膜层厚度进行监控, 通过反复优化各项工艺参量, 制备出在600-1 200 nm波段平均透过率高于92%, 300-550 nm、1 270-2 000 nm波段平均透过率低于2%的宽波段带通滤光片.研究中运用 “拆分技术要求”的设计思想, 对颜色片进行双面镀制, 解决了单面膜层过厚难以制备的问题, 降低了制备难度, 易于批量生产.测试结果表明, 该滤光片满足使用要求.
带通滤光片 膜系设计 拆分技术要求 红外线治疗仪 电子束蒸发 离子辅助淀积技术 石英晶控控制法 Band-pass filter Film system design Splitting technical requirements Infrared therapy apparatus Electron beam evaporation Ion beam assisted deposition Crystal-controlled 
光子学报
2015, 44(3): 0331001
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
2 华南师范大学 光电子材料与技术研究所, 广州 510631
3 京东方科技集团股份有限公司, 北京 100176
依据光学薄膜理论, 建立膜系优化评价函数, 利用软件优化膜系, 实现0°-75°入射宽光谱P光分光膜的设计.选择H4和MgF2作为高低折射率材料, 采用电子束及离子辅助沉积技术, 来制备该分光膜.通过对膜层厚度误差分析, 用晶控片单独控制相对敏感度较高的膜层, 解决了薄膜制备过程中不能精确控制膜厚误差的问题.运用逆向分析法对实验测试结果进行模拟分析, 通过改变膜厚修正因子, 使P光透射光谱曲线更加平滑.光谱测试表明P光垂直入射平均透过率为60.3%, 满足系统使用要求.
薄膜 分光膜 逆向分析法 评价函数 相对敏感度 修正因子 电子束沉积 离子辅助沉积 Thin films Beam splitter Reverse analysis Evaluation function Relative sensitivity Correction factor Electron beam deposition Ion assisted deposition 
光子学报
2015, 44(3): 0331002
作者单位
摘要
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
2 电子工程学院 红外与低温等离子体安徽省重点实验室, 合肥 230037
为了实现石墨插层化合物在光电干扰领域的应用, 对不同成型压强可膨胀石墨先驱体的微观形貌、膨胀体积及膨胀后的红外干扰性能进行了研究.制备了一系列压强下的成型样品, 采用扫描电镜分析其微观形貌变化并用体视显微镜观察了由成型先驱体制得的膨胀石墨蠕虫的形貌.对各样品的膨胀体积进行了测量, 并测试分析了各样品所得膨胀石墨对8-14 μm波段红外的干扰性能.结果表明: 可膨胀石墨先驱体受压成型后其鳞片和片层发生弯折、扭曲甚至碎裂, 被打开的片层间距变小, 插层结构被破坏;成型压强由0 MPa增至50 MPa, 其膨胀体积由356 mL/g减小到216 mL/g, 相应膨胀石墨的红外遮蔽率从0.87减小到0.42.因此, 可膨胀石墨先驱体受压成型会破坏其形貌, 其膨胀体积和红外干扰性能随着成型压强的增大而减小.
可膨胀石墨 膨胀石墨 膨胀体积 消光性能 遮蔽率 Expandable graphite Exfoliated graphite Expanding volume Extinction Screening rate 
光子学报
2015, 44(3): 0331003
作者单位
摘要
光子学报
2015, 44(3): 1