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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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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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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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分布式光纤传感器的编码技术研究

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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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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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全新布里渊散射可切换微波光子滤波器

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红外与激光工程 2016年第8期45卷 153-157页

作者：李涛王宇焯王旭东冯新焕关柏鸥暨南大学光子技术研究所广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510623

提出了一个新的基于布里渊散射效应的微波光子滤波器。该滤波器可通过调谐系统中光滤波器的中心波长，实现高解析度带通滤波器与陷波滤波器之间的灵活切换，并且通过调谐产生受激布里渊散射的泵浦光的波长可实现滤波器通带或阻带的中心... 详细信息

提出了一个新的基于布里渊散射效应的微波光子滤波器。该滤波器可通过调谐系统中光滤波器的中心波长，实现高解析度带通滤波器与陷波滤波器之间的灵活切换，并且通过调谐产生受激布里渊散射的泵浦光的波长可实现滤波器通带或阻带的中心频率在很大频率范围内连续调谐。该滤波器为全光结构，因此具有非常大的调谐范围（调谐上限仅受限于试验中使用的矢量网络分析仪的显示频率上限）。系统中采用相位调制器，因此没有偏置电压漂移问题。实验结果展示了一个带通与陷波滤可灵活切换的高解析度微波光子滤波器，并且通带和阻带的中心频率在9～26.5 GHz范围内连续可调谐，其中带通滤波器的通带具有极窄3 dB带宽，约28 MHz（由光纤本身布里渊增益区线宽所决定）。

关键词：微波光子滤波器布里渊散射

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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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超临界透镜的超衍射极限光场调控研究进展(特邀)

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光子学报 2022年第5期51卷 166-178页

作者：郑怡茵秦飞(指导) 李向平暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信重点实验室广州511443

与传统体材料光学透镜相比,平面衍射透镜具有加工制备容易、体积轻薄、便于集成等显著优势。同时,基于衍射效应的光学聚焦机制也为实现灵活的光场调控提供了便利。近年来,在光学超振荡理论的指引下,基于平面透镜的远场超衍射极限光场调... 详细信息

与传统体材料光学透镜相比,平面衍射透镜具有加工制备容易、体积轻薄、便于集成等显著优势。同时,基于衍射效应的光学聚焦机制也为实现灵活的光场调控提供了便利。近年来,在光学超振荡理论的指引下,基于平面透镜的远场超衍射极限光场调控及其应用得到人们的广泛关注。超临界透镜在实现超衍射极限聚焦的同时能有效控制聚焦旁瓣和焦深,成为平面超衍射透镜的重要研究方向之一。本文总结了平面超临界透镜近年来的研究进展,简要概述了超临界透镜的原理和设计方法,对构建超临界透镜的几种光场调控类型及其应用进行了介绍,最后对该领域的未来发展作了展望。

关键词：衍射光学光场调控超临界透镜超衍射极限聚焦超分辨成像

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液晶填充光纤U型腔的偏振光谱及温度特性

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激光与光电子学进展 2019年第17期56卷 280-285页

作者：马宽明刘梓轩刘培元李杰武创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

将向列相液晶(E7)与光纤U型腔相结合,通过外加电场对液晶分子进行取向,分别获得了寻常光和非寻常光的干涉光谱,并获得了其不同的温度系数特性。实验发现:在液晶清亮点以下时,随着温度的升高,非寻常光的干涉光谱向短波长方向移动,而寻常... 详细信息

将向列相液晶(E7)与光纤U型腔相结合,通过外加电场对液晶分子进行取向,分别获得了寻常光和非寻常光的干涉光谱,并获得了其不同的温度系数特性。实验发现:在液晶清亮点以下时,随着温度的升高,非寻常光的干涉光谱向短波长方向移动,而寻常光干涉光谱则一般向长波长方向移动;当接近清亮点时,光谱的移动速度加快;在液晶清亮点以上时,偏振相关干涉消失,干涉光谱随温度升高而发生蓝移。进一步推导了液晶的温度系数,理论分析与实验结果一致。该系统具有结构紧凑、集成度高和稳定性好等优点,在液晶的温度效应表征、偏振光学以及光传感等领域中具有良好的应用前景。

关键词：光纤光学液晶双折射马赫-曾德尔干涉仪温度系数

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