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光学学报 2024年第1期44卷 255-270页

作者：林全聪程凌浩吕杰张天放梁浩关柏鸥暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632

基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码... 详细信息

基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码脉冲序列增加DOFS的信号能量,是提高传感性能的一个重要技术途径。因此,编码技术的应用一直是DOFS研究的一个重要领域。综述了DOFS中编码技术的研究进展,阐述了编码技术提高传感性能的技术原理,归纳了不同编码方案的设计和实现方法,分析了不同类型DOFS的技术特征及其相应的编码技术应用方法。最后,对DOFS中的编码技术的发展进行了展望。

关键词：传感器分布式光纤传感器编码技术光纤瑞利传感器光纤布里渊传感器光纤拉曼传感器光纤弱光栅阵列传感器

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基于4π聚焦系统的电磁矢量光学斯格明子的产生

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光电工程 2023年第6期50卷 95-104页

作者：孙家琳王思聪周志凯郑泽灿姜美玲宋世超邓子岚秦飞曹耀宇李向平暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632

光学斯格明子为实现结构光场以及时空光场的拓扑属性提供了新的研究方法与研究思路。本文在4π聚焦系统中,通过对两对入射柱矢量光束进行偏振与相位调控,实现了聚焦光场纵向分量与横向分量的独立控制,在焦平面上得到了Néel型与Bloc... 详细信息

光学斯格明子为实现结构光场以及时空光场的拓扑属性提供了新的研究方法与研究思路。本文在4π聚焦系统中,通过对两对入射柱矢量光束进行偏振与相位调控,实现了聚焦光场纵向分量与横向分量的独立控制,在焦平面上得到了Néel型与Bloch型的电磁矢量光学斯格明子。在4π聚焦系统内调控两对反向传播的径向偏振光时,焦平面处将产生Néel型的电场矢量斯格明子。将其中一对替换为角向偏振光时,焦平面处将同时产生Bloch型的电场矢量斯格明子与相位超前π/2的磁场矢量斯格明子。本工作为进一步研究自由空间中微纳尺度电磁矢量光学斯格明子与物质的相互作用提供了理论基础。

关键词：矢量光场 4π聚焦光学斯格明子

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基于飞秒激光打印的二氧化钒光谱动态调控结构

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光电工程 2023年第7期50卷 69-80页

作者：朱家琦吴世宇宋世超曹耀宇暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州511443

具有动态调控能力的微纳光学器件是近年来微纳光子学领域的研究热点,二氧化钒(VO2)作为一种常见的功能性可调谐材料,其相变前后晶态的转变导致材料本身电磁参数的变化,可用于实现对光谱的动态调控。本文利用VO2的相变特性和光敏树脂单... 详细信息

具有动态调控能力的微纳光学器件是近年来微纳光子学领域的研究热点,二氧化钒(VO2)作为一种常见的功能性可调谐材料,其相变前后晶态的转变导致材料本身电磁参数的变化,可用于实现对光谱的动态调控。本文利用VO2的相变特性和光敏树脂单体的光聚合特性,通过在甲基丙烯酸酯单体中掺入VO2纳米晶,制备出了有效折射率可变的光敏型聚合物纳米复合材料。在此基础上,结合飞秒激光加工技术,开发出了具有相变调控特性的高精度二维、三维微纳光学结构的一次加工成型技术。测试结果表明,该方法所研制出的微纳光学结构,在外界温度达到相变临界温度时,结构中VO2纳米晶发生热致相变,导致结构整体的有效折射率发生变化,实现了对短波段光谱的动态调控。

关键词：二氧化钒聚合物纳米复合材料飞秒激光直写光场调控动态调控

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光聚合微纳3D打印技术的发展现状与趋势

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中国激光 2022年第10期49卷 322-351页

作者：赵圆圆罗海超梁紫鑫邓明杰段宣明暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州511443

光聚合微纳3D打印作为一种微纳尺度的增材制造技术,在高精度、复杂三维微纳结构的制造方面具有显著优势,已被广泛应用于微机电系统、微纳光子器件、微流体器件、生物工程领域。本文首先介绍了光聚合微纳3D打印技术的光物理/光化学原理,... 详细信息

光聚合微纳3D打印作为一种微纳尺度的增材制造技术,在高精度、复杂三维微纳结构的制造方面具有显著优势,已被广泛应用于微机电系统、微纳光子器件、微流体器件、生物工程领域。本文首先介绍了光聚合微纳3D打印技术的光物理/光化学原理,重点对所涉及的各种类型的打印工艺及其应用领域进行综述;然后讨论了一些前沿性的微纳3D打印方法,通过回顾和比较这些最新的技术,阐明了打印分辨率与打印效率之间的关系,以及串行扫描、并行扫描、面投影和体投影的打印模式对微纳3D打印性能的影响;最后对微纳3D打印技术进行全面总结与概述,并对其未来的发展趋势和应用前景予以展望。

关键词：激光技术光学微加工 3D打印双光子聚合加工立体光固化分辨率打印效率

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光纤光声显微成像的噪声特性分析与信噪比提升研究

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中国激光 2022年第15期49卷 93-100页

作者：黄杰梁贻智仲晓轩金龙关柏鸥暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632

光纤光声成像技术利用光纤传感器来探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波,从而实现对目标组织成分的高对比度成像。光纤超声传感系统的噪声特性是成像信噪比的决定性因素之一,本研究团队详细分析了超声敏感元件——正交双频光纤激光... 详细信息

光纤光声成像技术利用光纤传感器来探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波,从而实现对目标组织成分的高对比度成像。光纤超声传感系统的噪声特性是成像信噪比的决定性因素之一,本研究团队详细分析了超声敏感元件——正交双频光纤激光器与光放大器、光电探测器及数据采集模块等各环节对噪声的贡献,同时分析了系统噪声、拍频信号功率和频率噪声与光功率(或者光电流)之间的关系。研究结果表明,通过光放大器提升注入光探测器的光功率能够显著提升光纤传感系统的信噪比,当注入光探测器的光功率达到10 mW以上时,拍频信号频率抖动的均方值可由74 kHz降低到44 kHz,在50 MHz带宽内提供的噪声等效声压由32.9 Pa降低到19.5 Pa,信噪比提升4.5 dB。进一步,本研究团队基于光纤超声传感器构造了光纤光声显微镜,并采用该显微镜对小鼠耳部血管进行活体成像,结果发现提升信号光功率能够显著增强图像的信噪比。

关键词：医用光学光声显微成像光纤超声传感器噪声特性

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光纤光声血氧饱和度测量与功能成像

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光学学报 2022年第20期42卷 125-134页

作者：付武兵梁贻智仲晓轩黄杰金龙关柏鸥暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632

光声功能成像利用动静脉血在光学吸收谱上的差异,通过多波长光声激发与探测来获得生物组织内血氧饱和度的空间分布,为医学研究与疾病诊断提供了重要的功能信息。受限于压电传感器的超声探测灵敏度,小型化光声成像技术的血氧饱和度测量... 详细信息

光声功能成像利用动静脉血在光学吸收谱上的差异,通过多波长光声激发与探测来获得生物组织内血氧饱和度的空间分布,为医学研究与疾病诊断提供了重要的功能信息。受限于压电传感器的超声探测灵敏度,小型化光声成像技术的血氧饱和度测量误差大,功能成像能力难以满足医学需求。针对这一问题,提出利用分布反馈布拉格光纤激光器作为敏感元件对微弱光声信号进行探测,利用两正交激光模式之间的拍频来读取超声引起的扰动。通过光学放大有效克服激光器的频率噪声,从而获得活体脑组织和直肠内壁血管的高空间分辨率的功能成像结果。

关键词：医用光学光声成像血氧饱和度光纤传感器信噪比

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差动临界角法高精度动态检焦技术研究

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光电工程 2024年第7期51卷 84-94页

作者：彭玲娜赵圆圆张杨段宣明暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州511443 暨南大学物理与光电工程学院广东广州510632

基于临界角检焦技术具有光能量损耗小、组装相对简单、调试相对容易、系统分辨率高等特点,当引入差动信号处理技术,可放大提取的检焦信号,提升检测灵敏度和提高检焦曲线的光滑度,同时可实现更大的焦面检测范围,减少由于基底本身存在不... 详细信息

基于临界角检焦技术具有光能量损耗小、组装相对简单、调试相对容易、系统分辨率高等特点,当引入差动信号处理技术,可放大提取的检焦信号,提升检测灵敏度和提高检焦曲线的光滑度,同时可实现更大的焦面检测范围,减少由于基底本身存在不平整影响到的检焦误差。本论文首先从差动临界角法检焦技术的基本原理出发,通过Fresnel公式和牛顿公式得到离焦量与离焦信号的关系。其次搭建差动临界角法检焦验证系统,利用四象限光电探测器采集单个临界角棱镜的离焦信号,并对两个垂直放置的四象限光电探测器接收到的离焦信号进行差动计算,以获得差动K值大小与离焦量z之间的关系。实验结果表明:采用波长532 nm的激光,数值孔径0.3的投影物镜时,检焦线性范围可达22μm;采用数值孔径0.45的投影物镜时,检焦线性范围可达14μm,差动临界角检焦法分辨率可达25 nm。

关键词：差动临界角检焦技术亚微米级检焦精度检焦范围

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光声光谱技术及其生物医学检测应用

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中国激光 2025年

作者：马军方选煜周佳成刘浩杰范恩菠关柏鸥暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室暨南大学物理与光电工程学院

光声光谱作为一种基于光声效应的吸收光谱分析技术，检测物质在光激发下产生的声波，可用于分析固、液、气不同形态样品，特别是吸收较弱的生化分子或散射较强的生物组织，因此受到生物医学领域的广泛关注。本文主要介绍光声光谱技术及... 详细信息

光声光谱作为一种基于光声效应的吸收光谱分析技术，检测物质在光激发下产生的声波，可用于分析固、液、气不同形态样品，特别是吸收较弱的生化分子或散射较强的生物组织，因此受到生物医学领域的广泛关注。本文主要介绍光声光谱技术及其生物医学检测应用，包括光声光谱的基本原理、检测系统的基本组成与核心器件及其在血糖与血氧、生物疾病标志物、人体呼吸/释放气体检测等方面的应用。分析并总结了光声光谱技术在生物医学检测中的技术优势与实际应用面临的技术挑战。随着光声光谱技术在灵敏度、响应速度、体积与成本等关键指标参数上的不断提升，未来有望为家庭健康监测、床边诊断、疾病早期筛查等多个领域提供新的技术解决方案。

关键词：光声光谱生物医学检测痕量气体生物分子

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激光超衍射光刻原理与技术

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激光与光电子学进展 2022年第9期59卷 470-492页

作者：梁紫鑫赵圆圆段宣明暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州511443

现有主流光刻技术与设备变得越来越复杂的原因之一在于其仍然囿于线性光学光刻范畴,未能突破光学衍射极限,是衍射极限附近的光刻技术。采用紫外、可见或近红外等长波长光源进行纳米光刻,必须突破光学衍射极限,实现超衍射光刻,研究和发... 详细信息

现有主流光刻技术与设备变得越来越复杂的原因之一在于其仍然囿于线性光学光刻范畴,未能突破光学衍射极限,是衍射极限附近的光刻技术。采用紫外、可见或近红外等长波长光源进行纳米光刻,必须突破光学衍射极限,实现超衍射光刻,研究和发展激光超衍射纳米光刻技术具有十分重要的科学意义和应用价值。本文从光学衍射极限的基本概念出发,系统阐述各类超衍射光刻原理与方法,重点回顾激光远场超衍射光刻相关研究成果与最新进展,并对其现存的问题和发展方向进行评述。

关键词：光刻超衍射激光直写投影光刻非线性光学光刻分辨率光刻效率

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空芯光纤温度敏感性研究进展(特邀)

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红外与激光工程 2025年第4期54卷 215-232页

作者：孙一之吴贺林高寿飞汪滢莹丁伟暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632 暨南大学物理与光电工程学院广东广州510632 鹏城国家实验室广东深圳518055

空芯光纤具有低温度敏感性,在光通信、光纤器件、精密光学测量等应用中可以提高精度并降低温控带来的系统额外成本,具有重要的应用价值。文中综述了空芯光纤中传输时延和传输相位温度敏感的来源和机理,近年来降低空芯光纤温度敏感性的... 详细信息

空芯光纤具有低温度敏感性,在光通信、光纤器件、精密光学测量等应用中可以提高精度并降低温控带来的系统额外成本,具有重要的应用价值。文中综述了空芯光纤中传输时延和传输相位温度敏感的来源和机理,近年来降低空芯光纤温度敏感性的一系列新方法,以及低温度敏感性空芯光纤的应用探索,并对低温度敏感性空芯光纤的未来发展进行了展望。

关键词：空芯光纤光纤光学温度敏感性相位时延

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