检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2025年第1期74卷 151-158页

作者：郭焱吕恒丁春玲袁晨智金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室武汉430205

分数阶涡旋光束具有分数轨道角动量(fractional orbital angular momentum,FOAM)模式,理论上可以无限增加传输容量,因此在光通信领域具有巨大的应用前景.然而,分数阶涡旋光束在自由空间传播时,螺旋相位的不连续性使其在实际应用中容易... 详细信息

分数阶涡旋光束具有分数轨道角动量(fractional orbital angular momentum,FOAM)模式,理论上可以无限增加传输容量,因此在光通信领域具有巨大的应用前景.然而,分数阶涡旋光束在自由空间传播时,螺旋相位的不连续性使其在实际应用中容易受到衍射的影响,进而影响FOAM阶次识别的准确度,严重制约基于FOAM的实际应用.如何实现有衍射条件下的分数阶涡旋光的机器学习识别,目前仍是一个亟需解决且少见诸报道的问题.本文提出一种基于残差网络(residual network,ResNet)的深度学习(deep learning,DL)方法,用于精确识别分数阶涡旋光衍射过程的传播距离和拓扑荷值.实验结果表明,该方法可以在湍流条件下识别传播距离为100 cm,间隔为5 cm,模式间隔为0.1的FOAM模式,准确率为99.69%.该技术有助于推动FOAM模式在测距、光通信、微粒子操作等领域的实际应用.

关键词：分数阶涡旋光束机器学习大气湍流残差网络

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基于半导体量子阱中四波混频效应的高效光学非互易

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物理学报 2024年第1期73卷 158-166页

作者：盖云冉郑康丁春玲郝向英金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室武汉430200

基于半导体量子阱纳米结构中的四波混频效应,提出了一种无磁光学非互易的理论方案.利用实验可得的合适参数,实现了具有高传输率的非互易传输和非互易相移.此外,将这种半导体量子阱纳米结构嵌入马赫-曾德尔干涉仪,选择适当的参数,可以实... 详细信息

基于半导体量子阱纳米结构中的四波混频效应,提出了一种无磁光学非互易的理论方案.利用实验可得的合适参数,实现了具有高传输率的非互易传输和非互易相移.此外,将这种半导体量子阱纳米结构嵌入马赫-曾德尔干涉仪,选择适当的参数,可以实现隔离比为92.39 dB、插入损耗为0.25 dB的双端口光隔离器,以及保真度为0.9993、光子存活率为0.9518、低插入损耗的四端口光环行器.半导体介质具有更容易集成和参数可调的优势,此方案可以为基于半导体固态介质的非互易性和非互易光子器件的实现提供理论指导.

关键词：光学非互易半导体量子阱四波混频

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基于PSO-VMD的工频磁异常信号去噪算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 47-51,64页

作者：田斌赵晨杨超洪汉玉武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430025 武汉工程大学电气信息学院湖北武汉430025

为解决工频水下磁目标信号特征在强背景噪声干扰下提取困难的问题,提出一种基于粒子群(PSO)优化变分模态分解(VMD)降噪方法.对VMD优化时选取包络谱峰值因子作为适应度函数,该算法不仅能有效克服经验模态分解(EMD)算法的模态混叠和端点... 详细信息

为解决工频水下磁目标信号特征在强背景噪声干扰下提取困难的问题,提出一种基于粒子群(PSO)优化变分模态分解(VMD)降噪方法.对VMD优化时选取包络谱峰值因子作为适应度函数,该算法不仅能有效克服经验模态分解(EMD)算法的模态混叠和端点效应问题,还能克服了VMD依赖人工经验调参造成分解效果存在偏差的问题.并将其应用于仿真与实测信号的降噪算例中,结果表明相较于集合经验模态分解(EEMD)与VMD算法,PSO-VMD算法不仅将信噪比提升了22 dB左右,还最大限度地保留了磁异常信号的原始特征,提取到了水下目标磁扰动信号,为水下磁异常检测提供一种新思路.

关键词：变分模态分解粒子群优化算法降噪参数优化工频磁场

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3.2μm波段基于铌酸锂晶体的类束状量子光源(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第11期61卷 136-143页

作者：尤世欣袁晨智金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205

铌酸锂晶体在3.2μm波段满足群速度匹配条件,可以在自发参量下转换(SPDC)过程中产生频域无关联光子对。但是,此时光子对在空间域通常为环状分布,降低了光子对的收集效率,从而降低光源亮度。如何让双光子在满足频域无关联的同时,处于空... 详细信息

铌酸锂晶体在3.2μm波段满足群速度匹配条件,可以在自发参量下转换(SPDC)过程中产生频域无关联光子对。但是,此时光子对在空间域通常为环状分布,降低了光子对的收集效率,从而降低光源亮度。如何让双光子在满足频域无关联的同时,处于空间单模状态,成为了一个亟需解决的问题。通过理论计算和数值模拟,对双光子的空间分布进行优化设计,发现周期极化铌酸锂和定制极化铌酸锂在特定波长和温度条件下,在SPDC中产生的双光子可在空间呈现类束状分布,施密特数可达1.170和1.150。本方案可为中红外波段的量子光学实验提供频域无关联和空间单模的量子光源。

关键词：铌酸锂晶体量子光源自发参量下转换类束状分布群速度匹配

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利用域排列算法设计铌酸锂晶体实现3μm中红外波段频域纯态单光子源

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物理学报 2022年第20期71卷 75-81页

作者：张晨涛石小涛朱文新朱金龙郝向英金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室武汉430205

中红外波段的单光子源对于下一代量子传感、量子通信和量子成像的研究非常重要.目前常用的产生中红外单光子源的方法是基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)自发参量下转换过程.但是,基于普通PPLN制备的单光子... 详细信息

中红外波段的单光子源对于下一代量子传感、量子通信和量子成像的研究非常重要.目前常用的产生中红外单光子源的方法是基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)自发参量下转换过程.但是,基于普通PPLN制备的单光子源频域纯度不高,最高值只有0.82左右,会影响量子信息处理方案的保真度.本文利用域设计理论对30 mm长铌酸锂晶体的4000个域进行了定制化排列,消除了相位匹配函数中的旁瓣,获得了高斯型的分布.计算得到的单光子源的频域纯度可达0.99,可调谐范围为2.7—3.3μm.该定制极化铌酸锂(customized poled lithium niobate,CPLN)有望为中红外波段量子信息研究提供性能优异的单光子光源.

关键词：铌酸锂晶体极化周期设计中红外波段量子光源

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还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸拉曼光谱研究

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光谱学与光谱分析 2022年第6期42卷 1679-1683页

作者：黄斌杜功志候华毅黄文娟陈相柏武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205

还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在维持细胞生长、分化、能量代谢以及细胞保护方面起着非常重要的作用,NADH的无创在体检测具有非常重要的意义。运用激光拉曼散射实验和密度泛函理论(DFT)计算研究了200~3300 cm^(-1)光谱范围内NADH分... 详细信息

还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在维持细胞生长、分化、能量代谢以及细胞保护方面起着非常重要的作用,NADH的无创在体检测具有非常重要的意义。运用激光拉曼散射实验和密度泛函理论(DFT)计算研究了200~3300 cm^(-1)光谱范围内NADH分子的振动模式特性。DFT计算采用了B3LYP杂化方法,并选用了极化6-311+G(d,p)基组。为了准确的分析NADH分子的振动模式和频率,首先运用B3LYP/6-311+G(d,p)理论对NADH分子的基态结构进行了几何优化,并计算了基态结构NADH分子的各个键长和键角。同时考虑到DFT计算中的非谐性,运用波数线性标度方法对所有计算所得振动模式波数重新进行了标度。重新标度后,DFT计算所得的振动模式波数与激光拉曼散射实验观测到的拉曼峰波数吻合的很好:在200~3300 cm^(-1)整个光谱范围内,计算与实验结果具有非常好的线性相关性,而且大部分振动模式的计算与实验之间的偏差都小于5 cm^(-1)。此外,讨论了实验观察所得拉曼光谱的分子振动模式归属,分析了NADH分子中腺嘌呤、烟酰胺、及二核苷酸的特征振动模式,并初步提出了运用拉曼光谱实现NADH快速准确无创在体检测的方法。位于732 cm^(-1)处的拉曼峰是腺嘌呤的特征振动模式,而且可以选为检测NADH分子的最特征拉曼峰。位于1690 cm^(-1)处的拉曼峰是烟酰胺的特征振动模式,可以选为进一步准确检测NADH分子的另一个特征拉曼峰。位于1086和1339 cm^(-1)两处拉曼峰的组合可以作为二核苷酸的特征振动模式,用于进一步更准确的检测NADH分子。所以在运用拉曼光谱法实现NADH快速准确无创在体检测时,可以首先运用位于732 cm^(-1)处NADH分子的最特征振动模式进行快速检测,然后再运用位于1690 cm^(-1)及1086和1339 cm^(-1)组合等特征振动模式进行准确分析。

关键词：拉曼光谱 DFT NADH

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自发参量下转换和倍频的光谱对比研究

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中国测试 2024年第12期50卷 65-71页

作者：谢涛汪湄湄袁晨智金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北重点实验室湖北武汉430205

自发参量下转换(SPDC)和倍频(SHG)是两种非常重要的非线性光学效应。但是在以前的研究中,二者是分别进行研究的,缺少对二者区别和联系的对比研究。该文从频域的角度入手,以周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体和三硼酸锂(LBO)晶体为例,在实... 详细信息

自发参量下转换(SPDC)和倍频(SHG)是两种非常重要的非线性光学效应。但是在以前的研究中,二者是分别进行研究的,缺少对二者区别和联系的对比研究。该文从频域的角度入手,以周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体和三硼酸锂(LBO)晶体为例,在实验和理论上对SPDC和SHG的光谱分布进行对比研究。理论计算和实验测量结果表明:二者的频谱分布函数都可以用泵浦包络函数和相位匹配函数的乘积来获得,但是,在SHG中,泵浦包络函数和相位匹配函数是单变量函数,其频谱调节范围有限;而在SPDC中,泵浦包络函数(PEF)和相位匹配函数(PMF)是双变量函数,频谱分布有更大的调节范围。该研究有助于人们对SPDC和SHG的光谱有更深刻的认识,也可以很精确地指导人们在实验中选取所需的频谱宽度。

关键词：自发参量下转换倍频相位匹配光谱分布

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飞秒激光直写三维光波导的应用与挑战(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 296-315页

作者：李泽政郭帅鹏蒋闯柯少林田振男吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012 武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205

得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力,多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用。本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型,综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天... 详细信息

得益于飞秒激光直写技术的穿透式真三维改性加工能力,多种介质内任意三维路径及截面形状的光波导得以实现并得到了重要应用。本文围绕飞秒激光直写光波导的机理及基本类型,综述了三维光波导器件在光通信、集成量子光学、拓扑光子学、天文光子学以及光学传感等领域的应用。从三维光子芯片的应用需求入手,总结了飞秒激光直写技术在低损耗、任意截面、大纵深直写和可重构三维波导制备中面临的挑战,并展望了飞秒激光直写三维光波导的未来发展趋势。

关键词：集成光学光子集成芯片飞秒激光直写三维光波导

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Bell不等式的直观解释与研究进展

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量子光学学报 2024年第2期30卷 1-17页

作者：尤世欣袁晨智金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205

2022年诺贝尔物理学奖授予了A. Aspect、J. Clauser和A. Zeilinger三位科学家,以表彰他们在利用纠缠光子实验验证Bell不等式违背以及开创量子信息科学方面的贡献。本文以EPR佯谬作为起点,概述了其催生Bell不等式的历史进程,进一步着重... 详细信息

2022年诺贝尔物理学奖授予了A. Aspect、J. Clauser和A. Zeilinger三位科学家,以表彰他们在利用纠缠光子实验验证Bell不等式违背以及开创量子信息科学方面的贡献。本文以EPR佯谬作为起点,概述了其催生Bell不等式的历史进程,进一步着重阐述了Bell不等式及其与实验紧密结合的变种—CHSH不等式的数学形式和物理意义,然后使用文氏图直观地展示了两种Bell不等式的几何化推导过程,最后简要地介绍了Bell不等式的研究进展。本文有望帮助读者对Bell不等式这一重要概念获得直观理解。

关键词： Bell不等式局域性实在性文氏图 2022年诺贝尔物理学奖

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氮硫共掺杂中空纳米炭瓶的可控合成

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电池 2024年第4期54卷 461-466页

作者：李晓芳陈晨陈卓文清清武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205

杂原子掺杂碳材料因优异的电化学性能日益受到重视。以生物质基化合物(果糖)为碳源,油酸钠和三段共聚物为软模板,结合水热碳化法,原位可控合成瓶状结构的氮硫共掺杂中空纳米碳材料。分析碳材料的微观形貌、元素组成和元素结合形态等特... 详细信息

杂原子掺杂碳材料因优异的电化学性能日益受到重视。以生物质基化合物(果糖)为碳源,油酸钠和三段共聚物为软模板,结合水热碳化法,原位可控合成瓶状结构的氮硫共掺杂中空纳米碳材料。分析碳材料的微观形貌、元素组成和元素结合形态等特性。碳纳米颗粒具有中空瓶状结构,并掺杂了N/S元素。基于微观形貌,推测材料从中空瓶状结构生长成实心花生状结构的演变机理。在6 mol/L KOH溶液中,该材料制得的电极以1 A/g电流在0~1 V循环,比电容为133.2 F/g,以10 A/g电流循环1 000次,电容保持率为90%。

关键词：超级电容器电极材料碳材料纳米材料氮硫共掺杂软模板水热法纳米炭瓶

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