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中国激光 2023年第18期50卷 30-43页

作者：胡德骄王震罗铁威夏启繁张荻琴赵榆霞郑穆李向平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510632 广东紫晶信息存储技术股份有限公司广东梅州514000 中国科学院理化技术研究所北京100190

随着信息时代全球数据量爆发式增长,需要存储的数据量与日俱增。面对大数据存储的挑战,全息光存储技术将信息以数据页的形式并行记录在体全息介质中,可以实现大容量数据的存储与高速读写,具有独特优势。本文从全息存储的原理和关键技术... 详细信息

随着信息时代全球数据量爆发式增长,需要存储的数据量与日俱增。面对大数据存储的挑战,全息光存储技术将信息以数据页的形式并行记录在体全息介质中,可以实现大容量数据的存储与高速读写,具有独特优势。本文从全息存储的原理和关键技术入手,详细介绍了面向商业化应用的全息光存储系统和全息光存储介质的研究现状,探讨了实现大容量和长寿命数据存储的技术途径。

关键词：全息全息光存储技术大数据全息记录介质

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飞秒激光双光子聚合三维微纳结构加工技术

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光电工程 2023年第3期50卷 1-33页

作者：赵圆圆金峰董贤子郑美玲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 中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心有机纳米光子学实验室北京100190

飞秒激光双光子聚合微纳加工技术作为重要的三维微纳结构制备手段,已成为国际前沿研究热点。该技术利用激光与物质相互作用的双光子非线性吸收效应和阈值效应,可以突破经典光学理论衍射极限,实现纳米尺度的激光加工分辨力,在三维功能性... 详细信息

飞秒激光双光子聚合微纳加工技术作为重要的三维微纳结构制备手段,已成为国际前沿研究热点。该技术利用激光与物质相互作用的双光子非线性吸收效应和阈值效应,可以突破经典光学理论衍射极限,实现纳米尺度的激光加工分辨力,在三维功能性微纳器件制备领域正在发挥着十分重要的作用。本文在介绍飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的光物理和光化学过程基本原理的基础上,重点回顾人们在改善加工线宽及分辨力、提高加工效率等方面的研究进展与发展概况。该技术所制备的各种微光学器件、集成光学器件、微机电系统以及生物医学器件,不仅充分展示了飞秒激光双光子聚合三维微纳加工技术的高空间分辨力和真三维加工特点,也为其在相关前沿领域的应用提供具有启发性的思路。最后,对该技术实现高精度、高效率、低成本、大面积、多功能的三维微纳结构加工所存在的挑战和未来发展方向,进行了讨论和展望。

关键词：飞秒激光双光子聚合光学衍射极限加工分辨力加工效率

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活体小动物脓毒症肠道模型的光声内窥成像研究

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中国激光 2023年第9期50卷 16-24页

作者：陈小龙梁贻智仲晓轩白雪金龙黄卫黄澄牛晓兵郭珊珊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511443 暨南大学附属第一医院消化内科广东广州510632 广东省人民医院广东省心血管病研究所广东广州510080 广州信筑医疗技术有限公司广东广州510535

微循环功能是反映危重病人器官生理状态的关键指标,为确定后续治疗手段提供了重要依据。传统上采用显微镜等手段观察体表微循环状态,但仅能获得组织毛细血管的空间形态,获取的功能性信息有限,难以满足临床需求。针对肠道内微循环监测需... 详细信息

微循环功能是反映危重病人器官生理状态的关键指标,为确定后续治疗手段提供了重要依据。传统上采用显微镜等手段观察体表微循环状态,但仅能获得组织毛细血管的空间形态,获取的功能性信息有限,难以满足临床需求。针对肠道内微循环监测需求构建了小型化光纤光声内窥镜,将成像探头伸入活体小动物直肠内以旋转扫描的方式进行内窥成像。在扫描过程中通过逐点探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波,能够获得消化道内壁血管空间分布;基于动静脉血在光学吸收谱上的差异,采用双波长激发获得了血氧饱和度的空间分布。基于数小时的连续监测,发现小动物患脓毒症后直肠内壁血管结构与血氧饱和度均发生明显变化。实验结果表明,该技术能够以无创方式表征典型微循环疾病模型的功能性变化,为微循环的无创监测提供了一种新的技术途径。

关键词：生物医学光声成像光声内窥镜超声传感器光纤传感器微循环障碍

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基于激光诱导表面周期结构的微纳防伪结构色

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光电工程 2022年第1期49卷 51-59页

作者：欧阳旭谢子健张孟瑞杨清帅李晨辉曹耀宇徐毅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 广东工业大学先进光子技术研究院广东广州510006

激光诱导表面周期结构由于其周期相关的光栅衍射特性在明场下显示出鲜艳的结构色,备受研究人员的广泛关注,而微纳结构在显微镜暗场显示的颜色通常容易被忽略。本文报道通过飞秒激光对氧化铟锡薄膜加工形成双周期光栅结构,利用其在明场... 详细信息

激光诱导表面周期结构由于其周期相关的光栅衍射特性在明场下显示出鲜艳的结构色,备受研究人员的广泛关注,而微纳结构在显微镜暗场显示的颜色通常容易被忽略。本文报道通过飞秒激光对氧化铟锡薄膜加工形成双周期光栅结构,利用其在明场和暗场的观察下具有不同的颜色特性实现图像加密应用。通过控制飞秒激光的偏振、脉冲能量和扫描速度在氧化铟锡薄膜上形成与偏振和波长相关的亚波长周期光栅,通过控制激光加工线条行间距形成大周期光栅。本文研究了激光加工能量和加工线条之间的间距对其形成双周期结构在明场和暗场显色的影响,利用不同加工参数结构在明场和暗场下显示不同的颜色实现图像加密。激光直写加工可以快速制备大面积区域,有望在商品防伪、图案装饰、超表面设计等方面发挥潜在的应用价值。

关键词：结构色激光诱导表面周期结构信息防伪激光加工

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基于全局拓扑优化深度学习模型的超构光栅分束器

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红外与激光工程 2021年第5期50卷 275-278页

作者：邓人隽史坦李向平邓子岚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

将深度学习模型应用于超构光栅分束器的逆向设计,可以在全局范围内获得具有良好均匀性和高衍射效率的结构。利用基于全局拓扑优化的深度学习模型,围绕超构光栅分束器的结构设计和衍射效率及均匀性等光学性能展开了一系列的研究。在波长... 详细信息

将深度学习模型应用于超构光栅分束器的逆向设计,可以在全局范围内获得具有良好均匀性和高衍射效率的结构。利用基于全局拓扑优化的深度学习模型,围绕超构光栅分束器的结构设计和衍射效率及均匀性等光学性能展开了一系列的研究。在波长为900 nm的入射光下,基于全局拓扑优化深度学习模型设计出大角度高衍射效率超构光栅分束器,设计的分束角为120°与150°时衍射效率分别达到95%与85%。

关键词：超构光栅分束器深度学习

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基于柱矢量光调控的纵向超分辨率准球形多焦点阵列

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光电工程 2022年第11期49卷 44-53页

作者：夏小兰曾宪智宋世超刘小威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 类人感知研究中心之江实验室浙江杭州311121

激光多焦点阵列以兼具更高的光场操控自由度和焦斑单元高空间分辨率的特点,被广泛应用在光学诱捕以及飞秒激光微纳制造等领域。然而由于阵列中焦斑的纵向分辨率弱于横向分辨率,在激光加工应用中限制了其对各向同性结构的加工能力。因此... 详细信息

激光多焦点阵列以兼具更高的光场操控自由度和焦斑单元高空间分辨率的特点,被广泛应用在光学诱捕以及飞秒激光微纳制造等领域。然而由于阵列中焦斑的纵向分辨率弱于横向分辨率,在激光加工应用中限制了其对各向同性结构的加工能力。因此,本文提出一种基于柱矢量光调控生成纵向超分辨准球形多焦点阵列的方法。利用对柱矢量光的两组基径向偏振光和角向偏振光分别进行聚焦调控,结合环形衰减调制可形成纵向超分辨焦斑,再将两种偏振光场以适当的振幅比例在焦区叠加,从而合成准球形多焦点阵列。实验结果表明,10×10的多焦点阵列中各焦斑尺寸均一,具有近球形光强分布。其中,阵列中所有焦点的纵向半高全宽的平均值为0.76λ、标准差为0.005λ,横向半高全宽的平均值为0.76λ、标准差为0.019λ。该具有高尺寸均一性的准球形多焦点阵列可为激光微纳加工精准制备微纳器件提供新的途径。

关键词：柱矢量光球形多焦点纵向超分辨率光场调控

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基于边缘光抑制技术的双光束激光直写纳米光刻系统

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中国激光 2022年第2期49卷 1-11页

作者：周国尊何敏菲杨臻垚曹春谢飞曹耀宇匡翠方刘旭浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027 之江实验室超级感知研究中心浙江杭州310023 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510000

利用边缘光抑制技术,设计并研制了一套双光束激光三维直写光刻系统。该系统含有高速扫描振镜和三维纳米压电平台两组扫描机构,可以根据不同加工需求完成多种扫描模式下的微纳结构制造。分析了光刻光束中激发光与抑制光的能量变化对加工... 详细信息

利用边缘光抑制技术,设计并研制了一套双光束激光三维直写光刻系统。该系统含有高速扫描振镜和三维纳米压电平台两组扫描机构,可以根据不同加工需求完成多种扫描模式下的微纳结构制造。分析了光刻光束中激发光与抑制光的能量变化对加工精度的影响,通过对光刻光束能量的精确控制,实现了基板表面最小线宽为64 nm的均匀线条和线宽为30 nm的悬浮线的稳定加工,加工结构的线宽变化符合理论预期。该系统在进行实用器件加工时,最高加工产率可达到0.6 mm;/min。使用该系统加工制造了多种微纳结构,证实了其具备加工大深宽比周期结构、复杂曲线结构和不规则三维结构的能力。

关键词：激光技术光学制造受激发射损耗激光直写微纳光学器件

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微光纤干涉型生物传感器

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激光与光电子学进展 2021年第13期58卷 52-61页

作者：孙立朋黄赟赟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

光纤生物传感器利用倏逝场效应与待测物质发生相互作用,通过检测生物识别分子与目标分子特异性结合反应引起的光信号变化实现对待测物的检测。光纤传感器由于具有尺寸小巧、可柔性弯曲等优点,从而有望为现代医学提供一种在体原位检测的... 详细信息

光纤生物传感器利用倏逝场效应与待测物质发生相互作用,通过检测生物识别分子与目标分子特异性结合反应引起的光信号变化实现对待测物的检测。光纤传感器由于具有尺寸小巧、可柔性弯曲等优点,从而有望为现代医学提供一种在体原位检测的新手段。微光纤干涉型生物传感器以微光纤模式干涉仪作为换能器,通过光学波导增敏和界面增敏,可实现超高灵敏度生物分子检测,甚至可达到单分子检测水平。因此,介绍了微光纤模式干涉仪原理、制备技术、折射率敏感特性、生物传感器实现和界面增敏技术。

关键词：光纤光学光纤传感器模式干涉仪生物传感器

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基于双光子聚合技术的微纳长周期光纤光栅

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激光与光电子学进展 2021年第23期58卷 71-76页

作者：刘培元刘梓轩曹耀宇宋世超马军李杰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511486

利用飞秒激光搭建的双光子聚合系统,成功制作出微纳长周期光纤光栅(MLPG)。该系统通过计算机控制三维位移平台完成结构的制作,可编程实现光栅的自动化制作,并全程监控光栅的制作过程。与传统制造方法相比,基于双光子聚合的制造方法,在... 详细信息

利用飞秒激光搭建的双光子聚合系统,成功制作出微纳长周期光纤光栅(MLPG)。该系统通过计算机控制三维位移平台完成结构的制作,可编程实现光栅的自动化制作,并全程监控光栅的制作过程。与传统制造方法相比,基于双光子聚合的制造方法,在光纤表面使光刻胶周期性的发生双光子聚合完成MLPG的制作。因此在形成光栅时不依赖光纤基底的变化,该长周期光栅(LPG)结构形成于光纤外表面,适用于不同种类光纤上的LPG制备。在直径为6.9μm的微纳光纤上制造了8个周期为95μm的光栅块,在1331 nm波长处观察到了13.5 dB的传输谱损耗峰。实验结果表明,MLPG的温度灵敏度与折射率灵敏度分别达到了1.39 nm/℃、2207.89 nm/RIU(RIU为单位折射率)。

关键词：光纤光学微纳光纤长周期光栅双光子聚合技术

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基于微纳结构的光子轨道角动量复用及检测进展

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量子电子学报 2022年第2期39卷 251-261页

作者：欧阳旭张明偲杨清帅曹耀宇徐毅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511436 广东工业大学先进光子技术研究院广东广州510006

1992年Allen等认识到光子可以携带轨道角动量(OAM),其表现为波前的螺旋相位分布。由于其独特的光场分布以及其拓扑荷理论上可取任意整数等特性, OAM光束在超分辨成像、高密度数据编码等领域具有重要作用。对微纳尺度下OAM光束与物质相... 详细信息

1992年Allen等认识到光子可以携带轨道角动量(OAM),其表现为波前的螺旋相位分布。由于其独特的光场分布以及其拓扑荷理论上可取任意整数等特性, OAM光束在超分辨成像、高密度数据编码等领域具有重要作用。对微纳尺度下OAM光束与物质相互作用新机制的研究,有望为现代光子器件以及多维光与物质相互作用等领域提供新的思路和方法。介绍了本课题组利用OAM光束在纳米结构上实现多维信息复用以及OAM光束拓扑荷的探测技术,并对纳米尺度OAM光束的应用进行了展望。

关键词：信息光学轨道角动量光复用编码解码完美涡旋光涡旋光检测

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