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光学学报 2025年第8期 319-329页

作者：何佳飞毛宏宣陈毅云张琳吴华兵刘士阳浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室物理与电子信息工程学院南方科技大学物理系

采用两种具有本征磁性的铁氧体材料设计了具有双层柱状结构的亚波长磁性电磁超原子（EMA），并以其为基本单元构建了具有正方晶格结构的磁性电磁超材料，在两个工作频率下分别实现了具有非互易特性的电磁波完美吸收。基于推广的Mie散射... 详细信息

采用两种具有本征磁性的铁氧体材料设计了具有双层柱状结构的亚波长磁性电磁超原子（EMA），并以其为基本单元构建了具有正方晶格结构的磁性电磁超材料，在两个工作频率下分别实现了具有非互易特性的电磁波完美吸收。基于推广的Mie散射理论和多重散射理论，优化了磁性EMA的结构并进行了透射谱和反射谱计算，结果表明，在特定角度下右侧入射高斯光束的吸收率达到了97%，而在关于法线对称的左侧入射高斯光束的反射率超过80%，可将这一现象称为非互易完美吸收。它源于磁性EMA在外加偏置磁场下的时间反演对称性破缺，以及周期性晶格所导致的非互易晶格Kerker效应。此外，通过外加偏置磁场反向可以实现非互易性反转，通过改变外加偏置磁场的强度还可以实现工作频率的灵活调制，从而为非互易性调制提供了新的自由度。本研究工作可以加深对非互易光学的理解，并且在微波光子学方面具有潜在的应用价值。

关键词：磁性电磁超材料磁表面等离激元非互易完美吸收磁性电磁超原子晶格Kerker效应

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激光波长对水体中激光诱导击穿光谱和空化气泡演化的影响

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光学学报 2022年第18期42卷 33-40页

作者：李娜汤少华陆梦洁郭茂周卫东浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室浙江师范大学浙江金华321004

采用532 nm和1064 nm两种波长的激光光源,分别研究了水体中激光诱导空化气泡及其时间演化过程,以及等离子体辐射光谱,详细讨论了激光波长、聚焦透镜焦点位置对空化气泡和光谱强度的影响。研究表明,在相同的实验参数条件下,激光诱导空化... 详细信息

采用532 nm和1064 nm两种波长的激光光源,分别研究了水体中激光诱导空化气泡及其时间演化过程,以及等离子体辐射光谱,详细讨论了激光波长、聚焦透镜焦点位置对空化气泡和光谱强度的影响。研究表明,在相同的实验参数条件下,激光诱导空化气泡均出现了两个周期的膨胀-收缩振荡过程,但1064 nm波长激光产生的空化气泡直径更大、膨胀速度更快,且其激光诱导击穿光谱(LIBS)强度可达到532 nm波长激光的2.3倍。光谱强度、空化气泡大小,以及它们的稳定性与聚焦透镜焦点位置密切相关,焦点位于水面下10~12 mm时,不仅能产生直径更大且相对稳定的空化气泡,还可以将LIBS谱线强度的相对标准偏差由20%降低至13%,稳定性得到提高。

关键词：大气光学激光波长激光诱导空化气泡时间演化水体

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二元计算全息法产生复杂无衍射光束

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中国光学 2022年第1期15卷 14-21页

作者：杨婧羽任志君黄文俊许富洋浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室浙江金华321004

无衍射光束是一种能在自由空间稳定传输的光束。近来,一类具有复杂光学形态的无衍射光束被引入,比如马蒂厄光束、抛物光束、非对称贝塞尔光束等。为了产生具有复杂结构的无衍射光束,需要对光波进行复振幅调制,即同时调制光波的振幅和相... 详细信息

无衍射光束是一种能在自由空间稳定传输的光束。近来,一类具有复杂光学形态的无衍射光束被引入,比如马蒂厄光束、抛物光束、非对称贝塞尔光束等。为了产生具有复杂结构的无衍射光束,需要对光波进行复振幅调制,即同时调制光波的振幅和相位。但目前的商用光学调制元件只能调制光波的振幅或相位。本文基于二元计算全息法,编码二维复透过率函数分布,构建了具有复振幅调制功能的二元实振幅非负计算全息图。利用实验室自主研发的投影成像光刻系统,对银盐干板进行曝光处理,经显影、定影处理,将其加工为相应的振幅掩模板,用来产生精确的具有复杂结构的无衍射光束。以无衍射马蒂厄光束为例,采用罗曼型迂回相位编码方法,在全息图每个抽样单元内开一个矩形通光孔径,通过改变通光孔径的面积来对复值光波的振幅进行编码,通过改变通光孔径中心偏离抽样单元中心的距离,来对复值光波的相位进行编码。最终构建了两种产生马蒂厄光束的典型二元实振幅计算全息图,其像素数高达28 000 pixel×28 000 pixel。之后利用加工好的振幅掩模板,准确、方便、高效地产生了的椭圆系数q=10,拓扑荷数m=0与m=1的第一种偶型马蒂厄光束,其他类型的马蒂厄光束可相应产生,这是一种光束形态多样、光束结构复杂的无衍射光束。实验结果证实,采用罗曼型迂回相位编码方法产生具有复杂结构的无衍射光束,有效避免了实验过程中分离的相位调制元件和振幅调制元件之间的对准误差,二元计算全息编码法是一种能用来调控产生复杂结构无衍射光束的新途径。

关键词：无衍射光束二元计算全息投影成像光刻系统罗曼型迂回相位编码

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基于格林函数法的奇型Mathieu-Gaussian光束

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物理学报 2017年第20期66卷 69-75页

作者：吴琼任志君杜林岳胡海华顾颖杨朝凤浙江师范大学信息光学研究所金华321004 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室金华321004

根据光束传播的独立性和叠加性原理,引入了一组能够产生第一类(2n+2阶)奇型Mathieu-Gaussian光束的虚光源点.利用虚源点技术和格林函数法,计算得到第一类奇型Mathieu-Gaussian光束的严格解析积分表达式.利用该表达式得到了轴上光场分布... 详细信息

根据光束传播的独立性和叠加性原理,引入了一组能够产生第一类(2n+2阶)奇型Mathieu-Gaussian光束的虚光源点.利用虚源点技术和格林函数法,计算得到第一类奇型Mathieu-Gaussian光束的严格解析积分表达式.利用该表达式得到了轴上光场分布的积分解析解.以三阶非旁轴修正为例,得到了第一类奇型Mathieu-Gaussian光束保留到三阶非旁轴修正项的轴上光场分布精确解.

关键词：格林函数法 Mathieu-Gaussian光束虚源点

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双Pearcey光束的构建及数学机理研究

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物理学报 2016年第21期65卷 181-186页

作者：任志君李晓东金洪震施逸乐杨照清浙江师范大学信息光学研究所金华321004 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室金华321004

通过推导椭圆线的菲涅耳衍射分布,得到了形如Pearcey函数的数学表达式.通过数值模拟和实验产生,发现椭圆光环经菲涅耳衍射后形成的Pearcey光束外形上很像两个经典Pearcey光束面对面组合而成,我们把它命名为双Pearcey光束,这是形式不变Pe... 详细信息

通过推导椭圆线的菲涅耳衍射分布,得到了形如Pearcey函数的数学表达式.通过数值模拟和实验产生,发现椭圆光环经菲涅耳衍射后形成的Pearcey光束外形上很像两个经典Pearcey光束面对面组合而成,我们把它命名为双Pearcey光束,这是形式不变Pearcey光束家族的新成员.随后,利用数学突变理论,给出了双Pearcey光束所具有的光学拓扑结构的数学机理和相应表达式.

关键词：双Pearcey光束菲涅耳衍射突变理论

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Pearcey光束簇的实验产生和光学结构研究

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物理学报 2015年第23期64卷 122-126页

作者：任志君李晓东金洪震浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室浙江师范大学金华321004 浙江师范大学信息光学研究所金华321004

基于微分几何理论和衍射光学理论,给出了决定Pearcey光束光学结构的因素.通过数值模拟和实验,理论构造并实际产生了一簇光学拓扑结构不同的Pearcey光束.随后,它们的基本光学性质被研究.研究结果表明,Pearcey光束的结构灵活可控,因而有... 详细信息

基于微分几何理论和衍射光学理论,给出了决定Pearcey光束光学结构的因素.通过数值模拟和实验,理论构造并实际产生了一簇光学拓扑结构不同的Pearcey光束.随后,它们的基本光学性质被研究.研究结果表明,Pearcey光束的结构灵活可控,因而有望在科学实验中发挥新的作用.

关键词： Pearcey光束渐屈线衍射光学结构

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温度对染料掺杂胆甾相液晶激光波长的影响及应用

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中国激光 2016年第1期43卷 130-135页

作者：叶丽慧黄玉华罗吉祥浙江师范大学信息光学研究所浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室浙江金华321004

研究了温度对激光染料掺杂胆甾相液晶的激光波长的影响,发现胆甾相液晶输出的激光波长总体上随温度的升高而红移,但是不同厚度的样品随温度变化的趋势略有不同。样品较薄时,激光波长随温度变化呈周期性的跳变式增长,而在相邻两个跳变温... 详细信息

研究了温度对激光染料掺杂胆甾相液晶的激光波长的影响,发现胆甾相液晶输出的激光波长总体上随温度的升高而红移,但是不同厚度的样品随温度变化的趋势略有不同。样品较薄时,激光波长随温度变化呈周期性的跳变式增长,而在相邻两个跳变温度之间的一小段温度范围内则随温度的升高而蓝移,且激光波长随温度变化产生突变的周期随样品厚度增加而减小。当样品厚度足够大时,激光波长随温度变化产生的突变消失,几乎随温度呈线性增长。分析了产生该现象的物理机制,并对其进行了理论模拟。模拟结果与实验结果一致。厚的染料掺杂胆甾相液晶样品产生的激光波长随温度线性变化的这一特性,可以用于温度传感。

关键词：材料胆甾相液晶液晶激光温度传感器波长厚度

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条纹投影动态三维表面成像技术综述

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红外与激光工程 2020年第3期49卷 83-95页

作者：李勇张广汇马利红应晓霖姚建云浙江师范大学信息光学研究所浙江金华321004 浙江省光信息检测与显示技术重点实验室浙江金华321004

对条纹投影动态三维表面成像技术进行了总结,分析了典型方案的特点。首先介绍了该技术的基本原理,包括系统基本结构、三维表面成像原理及相移法和傅立叶变换法这两种典型的相位提取方法。接着介绍了动态成像方案,包括高速投影方案和采... 详细信息

对条纹投影动态三维表面成像技术进行了总结,分析了典型方案的特点。首先介绍了该技术的基本原理,包括系统基本结构、三维表面成像原理及相移法和傅立叶变换法这两种典型的相位提取方法。接着介绍了动态成像方案,包括高速投影方案和采用速度相对低的相机进行动态三维表面成像的方案。然后介绍了动态三维成像中绝对相位获取方法,主要是模拟和数字编码法及区域统计特性编码法。最后介绍了高精度动态相位测量方案。

关键词：光学三维成像相位测量轮廓术傅立叶变换轮廓术条纹分析绝对相位

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基于全息打印的艾里光束加速轨迹大幅调控方法

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中国激光 2017年第8期44卷 202-207页

作者：吴琼任志君金洪震浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室浙江金华321004 浙江师范大学信息光学研究所浙江金华321004

根据衍射理论及艾里函数的定义,在考虑产生艾里光束立方相位掩模板的中心偏离傅里叶变换透镜光轴的情况下,理论推导了艾里光束的强度峰值轨迹表达式,并研究了光束初始发射角对艾里光束加速轨迹的影响。研究发现在横向加速度一定的情况下... 详细信息

根据衍射理论及艾里函数的定义,在考虑产生艾里光束立方相位掩模板的中心偏离傅里叶变换透镜光轴的情况下,理论推导了艾里光束的强度峰值轨迹表达式,并研究了光束初始发射角对艾里光束加速轨迹的影响。研究发现在横向加速度一定的情况下,初始发射角越大,光束传输轨迹的变化越大。利用全息缩微输出系统制备较大尺寸的相位掩模板,产生了加速艾里光束,较大幅度地改变了艾里光束的初始发射角,并达到了大幅度调控艾里光束传输轨迹的目的。

关键词：傅里叶光学艾里光束轨迹控制初始发射角傅里叶变换

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基于量子级联激光吸收光谱技术的NH_(3)吸附性测量研究(特邀)

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光子学报 2023年第3期52卷 148-156页

作者：杨朝凤沈晨颖卢俊城王娟邵杰浙江师范大学数理医学院金华321004 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室金华321004

选择中心波长为8.91μm的量子级联激光器作为光源,结合波长调制光谱技术和小体积长光程的光学多通池,开发了一套氨气浓度检测系统。进行不同压力下氨气的直接吸收测量,结果表明谱线选择正确,以及系统搭建可行。配制不同浓度的氨气进行... 详细信息

选择中心波长为8.91μm的量子级联激光器作为光源,结合波长调制光谱技术和小体积长光程的光学多通池,开发了一套氨气浓度检测系统。进行不同压力下氨气的直接吸收测量,结果表明谱线选择正确,以及系统搭建可行。配制不同浓度的氨气进行波长调制测量,得到二次谐波信号峰峰值与浓度之间呈现很好的线性关系,其拟合系数为99.50%。氨气浓度在0~100 ppm范围内,二次谐波的平均误差小于3%,其中在较高浓度10~100 ppm范围内,相对误差小于1%,灵敏度为10.35 ppm/V。配制浓度为6.25 ppm的氨气,并通入多通池检测,对系统进行Allan方差分析,系统在最佳积分时间为195 s时的探测极限为121.58 ppb。同时,从管道材料、温度两个方面出发,探究氨气脱附的效果。

关键词：氨气吸附直接吸收气体检测量子级联激光吸收光谱波长调制

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