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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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    长波红外平面计算衍射光学系统设计

    王喆盛忠韩璟圳甄政...
    202-209页
    查看更多>>摘要：提出一种平面计算衍射光学系统，分析平面衍射光学系统的像差特性，基于波前像差理论并利用Zernike多项式构建波前像差模型，通过傅里叶变换建立点扩散函数模型，结合反卷积算法处理图像，消除了轴外像差对成像的影响。设计一种波段为8～12 μm、焦距为12mm、F数为1。2的平面衍射光学系统，利用计算成像的方法将视场从1°扩大到4°，物距为4 m到无限远。结果表明，该方法效果明显，成像质量得到提升，实现了光学系统的小型化和轻量化，为光学系统的集成化提供了新思路。

    光学设计计算成像衍射元件点扩散函数空间变化反卷积

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    碳纤维复合材料皮秒激光旋切制备大孔工艺

    陶能如蔡颂陈根余肖铮铭...
    210-222页
    查看更多>>摘要：针对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)板的激光制孔加工，采用传统二维振镜激光扫描工艺存在孔锥度、热影响区大等难题，提出使用CFRP皮秒激光旋切制备大孔工艺。采用单因素实验方法，进行理论分析和实验验证，揭示皮秒激光旋切工艺下制孔锥度和热影响区的产生机制，着重分析工艺参数(楔形棱镜偏转角度、反射镜平移距离、旋切转速、激光功率、重复频率)对制孔过程中热影响区和孔锥度的影响规律，以及纤维取向对制孔质量的影响。研究表明:合理优化CFRP旋切制孔工艺的参数，可获得孔锥度为0。5°、热影响区为50 μm以下的优质孔。研究可为超快激光高质量加工CFRP板材孔的工程应用提供理论参考和实验基础。

    光学制造碳纤维增强树脂基复合材料皮秒激光旋切制孔孔锥度热影响区

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    基于逐点构建的自由曲面低畸变车载镜头设计

    丁岩张乃文杨超薛常喜...
    223-233页
    查看更多>>摘要：为了解决在光学设计后期车载镜头难以在保持高分辨率的同时校正大视场光学系统畸变的问题，基于逐点构建的设计思路提出一种利用自由曲面校正车载镜头畸变且保证一定分辨率的方法。基于Snell定律，利用光线追迹的方式将光学系统畸变和出射光线关联，对从出瞳发出的不同视场的主光线和不同孔径光线同时偏折，在保证一定分辨率的同时校正光学系统的畸变。通过逐点构建方法求解特征数据点坐标后，利用MATLAB软件拟合自由曲面轮廓，得到XY多项式系数。将得到的自由曲面透镜与满足分辨率要求但存在畸变的车载镜头相结合，通过Zemax软件进行仿真实验，结果显示，畸变明显下降，且保持了一定的分辨率要求。对车载镜头优化后，在92。08°× 60。66°的大视场下系统的光学畸变从-10。00％降低到0。68％，TV畸变从-6。58％降低到0。01％以下，并且提高了系统的调制传递函数(MTF)，足以匹配800万像素传感器。同时，还进行了相同位置处的自由曲面和非球面横向对比，对比结果体现了自由曲面在车载镜头中的优势，在畸变和MTF方面有着更好的表现。此外，对自由曲面车载镜头进行了不同视场的公差与良率分析，对球面、非球面和自由曲面分别采用叠加曲率、叠加泽尼克系数、加入面形PV的方式对面形公差进行分析，结果表明，在频率为59。5 lp/mm处平均MTF大于0。55的概率为90％，说明该系统易于加工与装调。

    光学设计车载镜头自由曲面逐点构建畸变高分辨率

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    基于临界截取消除多次反射的非成像聚光器设计与性能分析

    戴鑫肖李业陈飞
    234-242页
    查看更多>>摘要：针对标准复合抛物面聚光器(S-CPC)存在的反射面末端聚光能力有限、能流密度分布不均匀以及太阳辐射收集较少等问题，基于临界截取方法构建高位临界截取CPC(H-CPC)和低位临界截取CPC(L-CPC)优化模型。同时采用户外小孔光学实验验证临界截取CPC模型的可靠性，并通过理论模拟分析其光学性能。研究结果显示:H-CPC和L-CPC的平均光学效率分别为38。4％和46。3％，均高于S-CPC。此外，基于临界截取设计的CPC具有更大的光线接收角范围，即使光线入射角大于30°仍可接收太阳光线，从而有效延长了聚光器工作时间，同时其吸收体表面的能流密度分布也更加均匀。同步使用VC/C++程序求解年采光量，表明H-CPC和L-CPC理论年辐射收集量分别比S-CPC高出887。24 MJ/m2和1429。89 MJ/m2。临界截取CPC具有更高的能耗比，经济效益显著，对太阳辐射的收集能力更强，具有更好的工程应用潜力。

    光学设计太阳能复合抛物聚光器临界截取光学性能

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    液晶光楔阵列调制光束偏转研究

    曹凡徐律涵刘志强叶茂...
    243-249页
    查看更多>>摘要：利用液晶材料可电控调制折射率的特性，设计一种新的电极结构，并利用液晶材料的线性响应区，通过在不同区域施加不同的电压组合，在工作区域形成不同的倾斜直线电压分布。通过采集干涉图并利用Zernike多项式进行波前重构，结果表明制备的液晶光楔阵列器件可以实现单独调制光束的偏转。

    光学器件电控调制液晶光楔光束偏转

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    一种在空气中运行稳定的界面保护型光学神经突触器件

    李欣蔚杨成东苏琳琳刘逸龙...
    250-257页
    查看更多>>摘要：提出了利用在二氧化硅表面覆盖一层超薄(7 nm)致密的氮化硅来隔离空气中氧气的方法，氮化硅低的隧穿势垒能够保证电子通过并到达二氧化硅界面，形成电子捕获态。这样的器件设计极大地提高了器件在空气中的运行稳定性。此外，还模拟了突触可塑性行为。该设计不仅能够确保基于二氧化硅界面捕获的突触器件在空气中稳定地运行，而且能够为解决器件运行稳定性问题提供一种可行思路。

    神经形态器件肖特基二极管界面捕获界面保护

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    不同构型超表面偏振检测

    叶超周钰聪占春连高涵...
    258-266页
    查看更多>>摘要：为了探究不同偏振构型超表面对偏振检测效果的影响，利用梯度下降法和退火优化智能算法设计制备了工作波长为1550 nm，偏振构型分别为平面、普通四面体、正四面体的3种超表面衍射光栅，实验对比了它们对完全偏振光的检测能力。结果表明，正四面体光栅的检测误差最小，具有最佳的性能:恢复得到线偏振角度的均方根误差为0。79°，小于1°;对于椭圆偏振光，方位角和椭偏角的均方根误差分别为2。93°、3。76°。另外，所设计的超表面衍射光栅在1540 nm和1560 nm同样可以实现偏振检测，具有一定的宽带性能。所提出的偏振检测超表面按需逆向设计方法和对不同偏振构型超表面偏振检测性能的研究为未来设计具有灵活、高精度检偏性能的超表面提供了技术依据。

    表面光学超表面衍射光栅偏振检测偏振构型正四面体光栅

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    基于喷墨打印的绿色量子点颜色转换层的工艺与性能优化

    王昕怡周浩杰嵇啸啸杨铸...
    267-276页
    查看更多>>摘要：本文研究了无滤光片、无分布式布拉格反射镜的条件下，喷墨打印技术(IJP)在高分辨率微型发光二极管(Micro-LED)上沉积量子点颜色转换(QDCC)层的应用。通过采用固含量为20％(质量分数)的高质量分数(＞10％)量子点墨水，并经过工艺优化，成功实现了均匀且可重复的超厚(＞10 µm)量子点层沉积。在经过反应离子刻蚀(RIE)处理的挡光黑色矩阵(BM)层上，利用喷墨打印技术，实现了不同厚度绿色量子点膜层的精准沉积，子像素尺寸为40 μm×40 μm，线宽为5µm。绿色QDCC层表现出优异的性能，最大亮度达到159120。4 cd/cm2，相关色温(CCT)为5844。463 K，外量子效率(EQE)为3。11％。随着厚度的增大，CIE(x，y)色坐标从初始值(0。1853，0。2537)变化到最终值(0。2234，0。7252)。

    光学器件喷墨打印微型发光二极管颜色转换层量子点

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    携带新型幂指数涡旋相位的径向偏振自聚焦Airy光束在紧聚焦下的多微粒捕获

    周晓鸣王海涛张京会乔春红...
    277-287页
    查看更多>>摘要：基于Richards-Wolf矢量衍射积分理论，研究携带新型幂指数涡旋相位的径向偏振自聚焦Airy光束通过高数值孔径物镜后的紧聚焦特性，分析聚焦场的光斑强度、相位的分布特点。结果表明，改变拓扑荷数、幂指数，可以获得包括高斯状、圆形蜂窝状多暗核和带有焦点的同心圆状等多种形状的焦斑分布。此外基于瑞利散射理论，计算对两种不同类型粒子(微气泡、金属微粒)的辐射力(梯度力、散射力、吸收力)，分析其三维捕获的可能性。最终进一步模拟同时三维稳定捕获4个微气泡的条件。

    物理光学幂指数涡旋相位自聚焦Airy光束多微粒光捕获微气泡

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    二维声光子晶体异质结构腔的传感性能

    王旭田苗马振猛张磊...
    288-298页
    查看更多>>摘要：采用有限元法(FEM)进行数值模拟，首先设计了一种二维声光子晶体异质结构腔传感结构，该结构可以有效地将特定频率的声子和光子能量限制在腔内;然后，在腔内注入不同液体，计算了不同腔模式的声光传感参量。研究结果表明，该传感结构的最高声学和光学灵敏度分别达到了 3。289 MHz/(m·s-1)和825nm/RIU。在声学传感方面，该结构存在双特征峰，从而提高了声学传感的稳定性和准确性。该结构同时实现了声场和光场的局域，提高了声光信号的传感灵敏度，为液体多物理量传感提供了新的思路。

    物理光学声光子晶体声光子带隙异质结构腔声光传感灵敏度

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