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期刊信息/Journal information
光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
正式出版
收录年代

    中红外涡旋激光在有机晶体DSTMS中的演化(特邀)

    林婷孟宪泽郑卓锐丁营营...
    307-313页
    查看更多>>摘要：具有轨道角动量的涡旋光束相比其他光束有很多独特的性质，其螺旋状的波前结构和相位变化为诸多应用开辟了新的维度。对涡旋光在非线性有机晶体DSTMS中的传输演化机制进行实验研究，探索了涡旋中红外激光的非线性传输特性，利用广义高斯光束分解方法模拟分析了拉盖尔-高斯光束经过介质前后的光强分布，并对比了不同入射涡旋光的偏振态对出射光斑的影响的差异。

    物理光学涡旋光束五阶非线性DSTMS晶体偏振

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    基于非线性超表面的多任务光电混合神经网络(特邀)

    罗栩豪董思禹魏泽勇王占山...
    314-321页
    查看更多>>摘要：提出一种新型的光电混合神经网络计算模型，通过非线性超表面对线性和非线性光波进行多维度光场调控，并行处理多个通道的信息。非线性超表面采用U型纳米天线，基于自旋和几何相位对基频和倍频光波的相位进行编码和复用，结合后端的浅层电子神经网络分别实现对手写数字图像输入的高精度分类(盲测准确率为95。53％)和高质量重建(平均峰值信噪比大于26 dB)。所提方法为发展光学、光电、电子模拟和数字计算技术提供了新思路，从而实现大规模并行、高通量和更广泛的人工智能系统。

    物理光学光电计算人工智能非线性超表面并行处理数字分类图像重建

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    基于全介质一维光子晶体的平面拓扑微分器(特邀)

    刘洋黄明川陈钱坤张斗国...
    322-327页
    查看更多>>摘要：提出一种拓扑荷数为2的全介质一维光子晶体拓扑微分运算器件。通过优化设计光子晶体的透射率与入射角度的依赖关系以及出/入射光的偏振状态，该拓扑器件可以对入射光场进行各向同性的二维二阶光学微分运算，进而实现图像边缘增强成像和图像边缘信息高效提取。该平面型拓扑微分运算器件具有轻量化、高通量、高速度、易于大规模集成、低成本制备等特点，在光学计算、光学成像与传感等领域具有潜在的应用价值。

    物理光学光学拓扑微分运算边缘检测全介质一维光子晶体光学成像与传感

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    基于波前调控的激光超声显微成像技术及其应用(特邀)

    乔杰冯甫黄子嫣胡斌...
    328-337页
    查看更多>>摘要：为了研究镍基高温合金声学表面波(SAW)的传播速度与晶向之间的关系，介绍了一种基于波前调控的新型激光超声技术。该技术采用光栅将激发光调制成周期排列的线性光源，从而在样品表面激发出具有特定波长且定向传播的SAW。通过对SAW传播速度的提取实现样品各向异性的分析。结合数值仿真与实验验证，实现了单晶镍基高温合金SAW速度的定量检测与各向异性分析。提出了基于波前调控的激光超声有限元数值仿真模型，通过数值仿真得到单晶镍基高温合金在(100)晶面和(001)晶面内的SAW速度各向异性比分别为0。073和0。18。基于镍基高温合金声速对晶向的依赖性，采用激光超声显微成像系统对单晶以及多晶镍基高温合金表面声速进行扫描成像，实现了表面缺陷以及晶粒分布状态的可视化分析。研究结果表明基于波前调控的激光超声显微成像技术为特种金属缺陷以及声速检测提供了一种新型快速的无损检测手段。

    成像系统镍基高温合金声学表面波激光超声波前调控声速各向异性

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    强聚焦高阶时空涡旋的生成方法及其传播特性

    于自强莫德威于飞詹其文...
    338-346页
    查看更多>>摘要：主要研究了经高数值孔径物镜强聚焦生成高阶时空涡旋的方法及高度局域时空涡旋在焦平面前后的传播特性。根据模式转换理论，对入射波包进行预处理，利用Richards Wolf矢量衍射公式仿真计算预处理后的入射波包以及经透镜强聚焦后在焦平面及焦平面前后传播的时空波包的三维时空分布，并对其强度和相位进行了分析。结果表明，强聚焦波包具有预定的高阶时空螺旋相位，且在透镜焦平面前后传播过程中，时空波包的总拓扑荷数保持不变，波包强度分布发生旋转，波包内部演化出若干个一阶时空相位奇点。

    物理光学轨道角动量时空光涡旋强聚焦光束传播拓扑荷数

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    基于空间光调制器的远场超分辨光场构建

    李新羽黄字文赵昶栋邹依洋...
    347-354页
    查看更多>>摘要：针对传统聚焦器件受到衍射极限的限制问题，提出了一种基于空间光调制器的远场超分辨聚焦光场构建方法，采用光学超振荡原理，结合二进制粒子群算法和角谱衍射理论，针对波长A=632。8nm的圆偏振光，通过在空间光调制器液晶屏上加载超振荡相位掩模的方式，得到了焦距f=300000A(18984 μm)、半径R=4000A(2531。2 μm)的远场超分辨聚焦器件，并利用物镜结合互补金属氧化物半导体(CMOS)相机的测量方案对其进行特征参数表征。实验结果表明:该器件通过对入射光场的相位调控，生成了纵向半峰全宽为6。029 mm的针状聚焦光场;聚焦焦斑目标焦距位置处的横向半峰全宽为22。384 µm，小于衍射极限23。732 μm，实现了远场超分辨聚焦。该器件具有结构尺寸小、无需复杂加工等特点，在光学显微、光学遥感等领域中具有应用潜力。

    物理光学空间光调制器光学超振荡远场超分辨聚焦角谱衍射光场测量

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    反正弦型编码成像系统的极限激光防护能力研究

    李仰亮吴云龙叶庆魏冰妍...
    355-365页
    查看更多>>摘要：常规成像系统的焦平面结构决定其具有极高的光学增益和有限的焦深范围，导致系统高成像质量与弱激光防护能力的矛盾性问题。波前编码成像技术具有大焦深特点和光场调控作用，通过像面离焦能够在保证成像质量的前提下有效提升系统的激光防护性能。研究波前编码成像系统成像质量和激光防护性能的权衡问题，分析系统激光防护性能的极限至关重要。以反正弦型相位掩模板为例，分别建立离焦波前编码成像系统的成像模型和激光传输模型，研究系统的成像质量和激光防护性能随离焦参数的变化规律。通过解耦方式将系统的成像质量作为基本约束条件，引入定量评价指标得到系统允许的最大离焦参数为9。70λ(λ为波长)，并在此基础上评估系统的极限激光防护性能。结果表明，在该条件下系统的最大单像素接收功率的降幅达到96。37％，回波探测器接收功率降至0。217‰，成像系统的抗激光损伤和反激光主动探测性能分别提升一个和三个数量级以上。

    波前编码成像系统激光防护成像质量

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    基于U-Net的压缩光场显示图案生成方法

    高晨谭小地李海峰刘旭...
    366-384页
    查看更多>>摘要：压缩光场显示具有结构简单紧凑、显示空间分辨率高的优点，但求解压缩光场显示图案的迭代算法存在计算量大的问题。随着人工智能技术的发展，基于深度学习的图像生成算法也被应用到三维显示中。提出一种将计算机视觉中执行图像分割任务的U-Net作为优化压缩光场显示图案的网络模型。根据给定的观看角度生成几组经过数据增强的目标光场数据集作为U-Net的训练集;在U-Net收敛后，将训练完成的U-Net用于生成重建测试目标光场的显示图案。训练和测试结果表明，相比基于堆叠CNN和迭代算法的方法，所提出的基于U-Net的压缩光场显示图案生成方法具有重建质量更高、计算资源少的优势。

    物理光学成像系统压缩光场显示光场渲染深度学习

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    热效应作用下SiO2光学微腔中的多孤子光场分析

    徐昕叶回春焦晨金雪莹...
    385-392页
    查看更多>>摘要：光学微腔中热效应对腔内光场的演化有重要的影响。在Lugiato-Lefever方程的基础上，分析了热效应对SiO2光学微腔中光场演化的影响。研究发现，在零失谐的初始条件下，热效应可以在腔内激发出多孤子光场，但由于热效应的加剧，该光场只能短暂存在。因此，当多孤子光场产生后，利用调谐泵浦波长和功率的方式来保持微腔内的多孤子。通过选择合适的泵浦功率和波长扫描速度，可有效补偿热效应引起的失谐，维持多孤子光场。此外，泵浦的参数也会对调谐后的光场产生不同的影响。改变泵浦功率可以改变调谐后多孤子光场中脉冲的数量，泵浦功率越高，则热效应越明显，调谐后的多孤子光场包含的脉冲数量也越多。而泵浦波长的调谐速度过小，会导致多孤子光场逐渐消失;泵浦波长扫描过快，会引起微腔工作于正失谐状态，从而导致原有的多孤子演化为混沌光场。

    激光器光学微腔热效应多孤子光场调谐

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    基于随机光纤激光器的多奇点涡旋光束

    马小雅叶俊梁峻锐何俊鸿...
    393-403页
    查看更多>>摘要：部分相干结构光束具有抗湍流闪烁和抑制散斑等特性，在大气传输和成像等领域具有广泛的应用潜力。提出并展示了基于随机光纤激光器产生的部分相干多奇点涡旋光束。对不同拓扑荷数涡旋光束的相干叠加进行仿真研究，发现叠加过程可产生具有多个奇点的复杂相位分布。采用中心波长为1081。3 nm的随机光纤激光器作为照明光源，通过搭建空间干涉环路实现多奇点涡旋光束的产生。奇点数目可通过改变参与干涉的涡旋拓扑荷数来实现灵活调控。该工作有望为多粒子控制、涡旋光通信、光学计算和成像等领域提供重要参考。

    激光器随机光纤激光器多奇点涡旋涡旋叠加奇点可控部分相干

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