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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。
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    基于400nm氮化硅平台的片上光放大器波导宽度的优化模型

    陈明哲江文兵杜嘉张博宇...
    97-103页
    查看更多>>摘要：提出一种基于400 nm氮化硅平台的掺铒光波导放大器(EDWA)波导宽度的精确设计模型。首先，采用半矢量有限差分法获取波导的截止条件与信号光单模条件，确定波导宽度的设计范围。其次，考虑光纤-波导的耦合过程以及泵浦光经过端面耦合器时会对不同模式产生不同的激发效应，仿真设计一种针对980 nm泵浦光的双层端面耦合器，分析不同波导宽度对应的功率分配系数，从而精确建模泵浦光模场。最后，考虑1550 nm信号光与980 nm泵浦光的相互作用，优化EDWA的速率-传输方程，系统地分析不同波导宽度与长度对EDWA增益的影响，并对比分析未考虑信号光与泵浦光相互作用的增益性能，确定增益效果最好的波导宽度与长度。结果表明:信号光与泵浦光的相互作用是影响增益效果的重要因素，同时也为高增益系数的EDWA器件精确设计奠定基础。

    集成光学光波导放大器速率方程增益

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    一种基于微环腔辅助干涉的Fano谐振器

    李柯陈佳豪魏潇陈露...
    104-114页
    查看更多>>摘要：本文提出并研究了一种基于微环腔辅助干涉的Fano谐振器。在该谐振干涉结构中，输入信号光经环形谐振腔后分成的下路光和直通路光以一定相位差合束，该合束光干涉形成了有别于传统对称Lorentz线型的非对称陡峭Fano光谱。在理论上使用传输矩阵方法分析了非对称线型产生的相位条件，讨论了不同耦合系数、微环损耗对非对称谱线的消光比和斜率的影响，给出了理想条件下谷点波长漂移的计算公式和完全消光条件。分析表明，当两路光信号相位差为94°时，对于耦合系数为0。242、损耗系数为0。995的Fano谐振谱消光比可高达41。54 dB，斜率可高达2372 dB/nm。基于时域有限差分(FDTD)仿真和设计，采用电子束光刻(EBL)直写器件在绝缘层上硅(SOI)平台上进行了验证。实验中两路光的合束采用了多模干涉(MMI)结构，并设计了不同相位差以验证其对Fano谐振非对称线型的影响。实验表明，在本文工艺条件下，可以获得近-25 dB的消光比和1997 dB/nm的光谱斜率。本文提出的Fano谐振结构将为高分辨率光传感、低功耗光开关和高对比度光探测等领域高性能器件的设计开辟新途径。

    谐振腔Fano共振微环传感

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    薄膜铌酸锂多尖端端面耦合结构

    王嘉毅蔡明璐李天怡张栩嘉...
    115-122页
    查看更多>>摘要：为提升薄膜铌酸锂芯片端面耦合的效率和稳定性，结合铌酸锂材料的刻蚀特点和工艺条件，设计并研究双层多尖端逆锥形的耦合结构。通过仿真计算、参数扫描和对比分析，探究双尖端和三尖端逆锥形耦合结构的特性及其参数选取方案。多尖端设计可扩大端面处的模场，从而降低对加工精度的要求。在侧壁倾角62°和最小宽度150 nm的工艺条件下，理想的双尖端和三尖端结构分别在1550 nm波长处实现0。47 dB和1。04 dB的单端耦合损耗，且具有较大的工作带宽和对准容差。最后，结合多尖端耦合结构的制造和测试结果，分析薄膜铌酸锂芯片上端面耦合结构的优化方案，为进一步实现低损耗耦合结构奠定基础。

    集成光学端面耦合逆锥形结构薄膜铌酸锂光子集成

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    超声辅助激光喷丸对IN718镍基合金表面完整性的影响

    孟宪凯陈韦宇王春燕程子龙...
    123-132页
    查看更多>>摘要：以IN718镍基合金为对象，采用超声辅助激光喷丸(ULSP)工艺对其表面进行强化处理。然后，利用透射电子显微镜测量晶粒、位错等微观组织特征。使用扫描共聚焦显微镜测试材料表面形貌，分析ULSP对表面粗糙度的影响规律。依次使用显微硬度计和X射线衍射应力测定仪对试样表面的显微硬度与残余应力进行测量，揭示ULSP的表面强化机理。结果表明，由于激光冲击波与超声冲击波组合作用下会出现晶粒细化、位错增殖与γ''相硬化效应，可在较低表面粗糙度(Ra=2。19 μm)情况下，利用ULSP将IN718镍基合金表面硬度和残余压应力分别提高至377。5 HV与344。6 MPa，相对传统激光喷丸分别增加了10。4%与31。4%，为延长IN718镍基合金使用寿命提供一种有效手段。

    激光光学超声辅助激光喷丸IN718镍基合金晶粒细化位错密度残余应力

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    碳纤维/环氧树脂编织结构激光辐照热传导效应仿真研究

    卓越洋贺子安刘涛汪贺...
    133-143页
    查看更多>>摘要：本文根据碳纤维/环氧树脂复合材料内部编织结构导致的径向和轴向导热系数差异，以及垂直纤维方向的环氧树脂层和碳纤维层的层叠结构建立了复合导热系数、密度和比热容的阶梯变化模型，并根据材料的物理性质理论给出碳纤维/环氧树脂复合材料对激光的吸收率数值约为0。96。基于该模型利用COMSOL软件仿真计算了碳纤维/环氧树脂复合材料在高斯激光束平行/垂直材料内部纤维取向辐照的烧蚀行为，得到了激光功率、辐照时间对材料温度、烧蚀深度以及烧蚀热的影响规律。结果表明，激光平行纤维方向辐照材料时，材料向深度导热迅速，易形成较大的烧蚀坑，激光功率设置为400、600、800、1000 W辐照10 s时，分别形成0。642、1。721、2。846、3。990 mm的烧蚀深度;激光垂直纤维方向辐照材料时，材料的温升速率受环氧树脂和碳纤维层的叠加以及环氧树脂热解的热隔绝影响，难以向深度导热，烧蚀深度较浅，在光斑直径为10 mm、激光功率设置为800、1000 W辐照10 s时，分别形成0。567、1。243 mm的烧蚀深度。

    碳纤维/环氧树脂复合材料导热系数阶梯变化模型温度场烧蚀深度烧蚀热

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    单片集成25Gb/s电吸收调制器的O波段可调谐V型腔激光器

    夏诒民孟剑俊李乔力何建军...
    144-149页
    查看更多>>摘要：本文实现了O波段可调谐的 25 Gb/s电吸收调制激光器(EML)光发射器芯片和封装器件，该EML芯片单片集成了大范围可调谐V型腔激光器和电吸收调制器，并采用了相同的外延层方案。在O波段，该器件实现了20个信道、100 GHz间隔的波长调谐，边模抑制比超过37 dB。当驱动电压峰峰值固定为2 V时，所有信道在25 Gb/s的速率下显示出清晰的眼图，动态消光比均超过5 dB。误码率测量表明，当通过25 km的标准单模光纤传输后，器件的所有信道都没有色散代价。

    激光器电吸收调制器可调谐激光器单片集成

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    基于结构张量降维和改进上下文感知相关滤波器的高光谱目标跟踪

    赵东胡斌庄宇辰滕翔...
    150-160页
    查看更多>>摘要：针对高光谱目标跟踪算法在目标受遮挡时跟踪漂移的问题，本文提出一种基于结构张量降维和改进上下文感知相关滤波器的高光谱目标跟踪算法。首先利用结构张量提取目标区域和搜索区域的边缘纹理信息，再对结构张量进行分解得到对应目标区域和搜索区域的特征向量，通过计算每个波段目标区域特征向量与搜索区域特征向量之间的马氏距离，获得当前帧高光谱图像的多维光谱权重，再利用多维光谱权重与高光谱图像进行加权融合实现降维，同时利用光谱信息与VGG19网络来提取降维后图像的深度特征;然后在训练分类器时，为抑制循环位移带来的边界效应，通过计算响应图的干扰因子来改进引入的上下文信息，当后续帧因干扰因素导致跟踪产生误差，并且随时间增加导致累积误差超过设定阈值的时候，本文所提跟踪算法将初始帧的响应图与当前帧的响应图融合，以便及时对跟踪结果进行校正;最后在标准数据集上验证了算法的性能，实验结果表明，本文所提跟踪算法与对比算法相比较，在克服目标遮挡方面具有更好的鲁棒性。

    目标跟踪结构张量降维光谱信息干扰因子上下文信息

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    镍基复合薄膜太赫兹宽带吸波体制备

    刘泉钧胡放荣张隆辉江明珠...
    161-168页
    查看更多>>摘要：实验制备了由镍泡沫、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和少层石墨烯组成的镍基复合薄膜(NCF)太赫兹宽带吸波体，采用太赫兹时域光谱仪测试其吸收性能。结果表明，当镍泡沫厚度为0。5 mm、少层石墨烯质量分数为2%时，在0。3～3。5 THz范围内吸收率均高于0。9，且平均吸收率为0。944。此外，NCF在100℃和200℃的高温下，仍能保持稳定的吸收性能，平均吸收率分别为0。966和0。924。同时，测试了1 mm和1。5 mm NCF压至0。5 mm时的吸收性能，结果表明:NCF的吸收性能略有下降，但吸收率仍然保持在0。8以上;不同厚度的镍泡沫通过掺杂不同质量分数的少层石墨烯，可以增大吸收带宽。运用阻抗匹配理论和多重干涉理论对宽带吸收特性进行解释。这种NCF太赫兹宽带吸波体在太赫兹雷达隐身、宽带无线通信和太赫兹成像等领域具有潜在应用价值。

    材料镍基复合薄膜太赫兹宽带吸波体温度影响压缩影响多重干涉理论

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    光在多层半无限厚生物组织中传输的P3方程

    王喜昌
    169-178页
    查看更多>>摘要：为了提取生物组织的光学特性，需要建立光在生物组织中传输的方程。P3方程是对波尔兹曼传输方程的三阶近似，相比一阶近似的扩散方程，P3方程更加准确。本文基于多层扩散方程，建立了在任意多层半无限厚介质中光传输的P3方程的稳态解和时域解，并提供了空间分辨漫反射和时间分辨漫反射的计算方法。与光在多层介质中传播的蒙特卡罗模拟进行比较，结果显示，P3方程的稳态和时域解正确地描述了光在混浊介质中的传输。对比P3稳态方程和扩散稳态方程，在吸收系数较小时，发现在近光源处，P3稳态方程比扩散方程更加准确，远离光源处，P3方程与扩散方程结果一致。在吸收系数较大时，P3方程精度更高。对比P3时域方程和扩散时域方程，多层介质的P3方程在峰值附近比扩散时域方程更接近蒙特卡罗模拟。这表明多层介质的P3方程为研究更加复杂的生物组织的正向和逆向问题奠定了基础。

    生物医学光学P3方程辐射传输方程扩散方程蒙特卡罗模拟

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    结构光照明显微成像技术在集成电路掩模检测中的应用

    魏鑫刘泽旭张子怡陈韫懿...
    179-186页
    查看更多>>摘要：针对集成电路成熟制程下的掩模检测需求，设计了一种适用于该应用场景的透射式结构光照明显微(SIM)检测系统。SIM技术在频率域内利用空间混频将物体的高频信息载入到光学系统的探测通带，从而使分辨率突破衍射极限。采用数字微镜器件(DMD)控制干涉光束的空间分布强度和相位，利用四方向照明(0°、45°、90°和 135°，每个方向上分别有三个相位)提高各向同性的分辨率，并可选取级次较高的衍射光在样品表面产生高频结构光，进一步提高样品的空间分辨率。相较于大数值孔径的光学检测系统，该系统结构简单、灵活度高、分辨率提高潜力大。实验验证系统使用不同级次衍射光的成像能力，并简要分析影响SIM分辨率的因素，为基于该系统的优化和改良提供理论依据。

    显微光学系统衍射光栅图像重构技术空间光调制器

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