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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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光学斯格明子的产生与调控(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 77-91页

作者：周志凯王思聪李向平暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通讯重点实验室广东广州511443

传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子,可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来,光学斯格明子被人们所提出,并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明... 详细信息

传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子,可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来,光学斯格明子被人们所提出,并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明子的研究进展,详细介绍了光学斯格明子的拓扑结构分类、不同矢量构型光学斯格明子的产生与调控,并对其潜在应用进行了展望,为本领域进一步快速发展提供了参考。

关键词：物理光学斯格明子拓扑光学结构光场调控

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基于铌酸锂电光效应的电场传感器研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第11期61卷 84-96页

作者：邓世耀彭佳豪王李波刘润昊符方恒陈华江韦玉明杨铁锋关贺元卢惠辉暨南大学广东省光纤传感与通信重点实验室广东广州510632 暨南大学广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室广东广州510632

电场传感器在汽车、航空电子、医疗器械、电力系统以及高能物理研究等领域具有广阔的应用前景,相关研究在工程技术和科学研究领域具有重要意义。介绍了电场传感器的几种工作原理,对比分析了基于铌酸锂电光效应的电场传感器的优势。分别... 详细信息

电场传感器在汽车、航空电子、医疗器械、电力系统以及高能物理研究等领域具有广阔的应用前景,相关研究在工程技术和科学研究领域具有重要意义。介绍了电场传感器的几种工作原理,对比分析了基于铌酸锂电光效应的电场传感器的优势。分别推导了集成光波导马赫-曾德尔结构和基于共振峰漂移的微结构电场传感器的工作原理。总结和分析了铌酸锂块状晶体型和薄膜铌酸锂型的电场传感器近年来的研究进展,还重点讨论和分析了传感器件结构在灵敏度、线性动态范围、频率响应、器件尺寸等工作性能指标上的提升和关键技术。对未来基于铌酸锂电光效应的电场传感器发展前景和所面临的挑战进行了展望。

关键词：铌酸锂电场传感器电光效应集成光波导微结构

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光纤超声传感器的射频域自相干解调技术

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光学精密工程 2024年第17期32卷 2708-2717页

作者：刘付武兴梁贻智曹君杰仲晓轩李金莹黄卫金龙暨南大学物理与光电工程学院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632 暨南大学附属第一医院消化内科广东广州510632

在光纤光声成像技术中,检测灵敏度是决定光纤超声传感器成像质量的关键性因素之一。以小型化正交双频光纤激光器为超声敏感元件,建立更好的信号解调技术对声致相位变化进行检测,以实现高灵敏度超声检测和光声成像。引入射频域自相干解... 详细信息

在光纤光声成像技术中,检测灵敏度是决定光纤超声传感器成像质量的关键性因素之一。以小型化正交双频光纤激光器为超声敏感元件,建立更好的信号解调技术对声致相位变化进行检测,以实现高灵敏度超声检测和光声成像。引入射频域自相干解调技术对超声波引起的激光频率变化进行读取,实验结果表明,该技术具有超声响应信号放大效果,传感器的灵敏度在8~32 MHz的超声频率内获得了显著提升,将最小可检测声压从9.0 Pa降低到5.7 Pa。进一步地,将该超声检测技术应用于活体光声显微成像,发现在同等光强的激发条件下,图像信噪比获得逾4 dB的提升。该技术为光纤光声成像技术的应用拓展奠定了坚实的技术基础。

关键词：光纤光声成像光纤激光传感器光纤超声传感器自相干解调

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超表面光学衍射神经网络及其应用(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第19期61卷 168-178页

作者：李昊李枫竣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东广州510632

光学神经网络以光子作为信息载体,构建光学神经元和光学突触连接模型,是实现光学人工智能高性能计算任务的关键元件。而超表面作为一种可对光场多维度特性调控的亚波长尺度人工微结构,成为光学神经网络的新载体,为大规模密集型计算任务... 详细信息

光学神经网络以光子作为信息载体,构建光学神经元和光学突触连接模型,是实现光学人工智能高性能计算任务的关键元件。而超表面作为一种可对光场多维度特性调控的亚波长尺度人工微结构,成为光学神经网络的新载体,为大规模密集型计算任务的并行处理提供了新的可能。本文综述了基于超表面的光学衍射神经网络的发展和挑战,介绍了利用超表面光学衍射神经网络实现光场多任务并行处理、芯片集成以及在图像识别分类、光学信息处理和复杂视觉任务方面的应用,最后对超表面光学衍射神经网络发展面临的挑战和潜在应用进行展望。

关键词：超表面光学神经网络芯片人工智能

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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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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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超表面偏振信息编码

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中国激光 2023年第18期50卷 138-154页

作者：胡孟霞王志强李向平邓子岚暨南大学光子技术研究院广东省光纤与通信技术重点实验室广东广州511443

超表面在光偏振调控方面具有卓越的能力,利用超表面结构的偏振控制实现信息编码与加密成为一种新兴的光学编码技术。本文旨在介绍超表面偏振光学及其在信息加密领域的最新进展。首先介绍对光束偏振态进行整体调控的各类超表面偏振光学元... 详细信息

超表面在光偏振调控方面具有卓越的能力,利用超表面结构的偏振控制实现信息编码与加密成为一种新兴的光学编码技术。本文旨在介绍超表面偏振光学及其在信息加密领域的最新进展。首先介绍对光束偏振态进行整体调控的各类超表面偏振光学元件,包括超表面波片、偏振器和偏振分束器,强调了超表面在偏振操控方面的卓越性能;接着深入介绍基于不同微型超表面偏振光学元件进行的像素化偏振信息编码,包括对近场偏振态空间分布进行逐点编码的马吕斯超表面,以及对远场偏振态进行空间编码的偏振全息和矢量全息超表面;然后阐述近场与远场像素化偏振空间编码超表面在信息隐藏与加密领域的应用示范;最后进行简要总结,并展望超表面偏振信息编码技术的未来发展趋势与应用潜力。

关键词：表面光学偏振调控超表面偏振光学元件马吕斯超表面矢量全息信息加密

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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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