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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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    长波红外宽角超透镜阵列的设计与制备

    吴冉马宗民黄伟
    211-218页
    查看更多>>摘要：基于全硅材料设计并制备了一种长波红外宽角超透镜阵列器件，为了减少宽角入射光聚焦引起的单色像差，通过引入角度依赖的相位分布函数对阵列中每个子透镜进行相位分布设计，使每个子透镜能够对特定角度的区域进行清晰成像，将分别负责不同角度的子透镜所成像进行拼接处理即可获得宽视场角成像。经测试该超透镜阵列器件成像视场角与设计保持一致，视场角大于60°，该设计为红外成像系统提供了一种超轻超薄、宽角成像的新型平面透镜设计方案，展现出超透镜在红外成像领域广阔的应用前景。

    光学器件超透镜阵列超表面长波红外宽视场角

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    陷光结构增强光电化学电池光吸收的模拟研究

    宋香丽朱忱吴鋆陈乐...
    219-225页
    查看更多>>摘要：光电化学分解水制氢作为生产氢气的方法之一而备受关注。采用时域有限差分法模拟金字塔和倒金字塔结构的光电化学电池光电极的吸收特性和电池的光电性能。通过对比不同高宽比金字塔结构以及不同深宽比倒金字塔结构光电极的反射率，得到高宽比和深宽比为0。6为金字塔和倒金字塔结构光电极的最优结构。在最优情况下，对比两种结构光电极的反射率和吸收率、电池的短路电流密度和最大功率，得出倒金字塔结构相比平板结构光电极所提升的吸收率是金字塔结构的1。13倍，最大功率的提升是金字塔结构的1。46倍。分析两种结构光电极的电场情况得出，倒金字塔结构比金字塔结构光电极的光捕获能力强。对两种结构的研究为微纳加工在光电化学电池的应用和不同结构陷光机理的研究提供了思路。

    光电化学分解水制氢时域有限差分金字塔结构倒金字塔结构微纳加工

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    平面手性石墨烯超表面的等离激元近场手性响应

    胡莉席锋代洪霞
    226-235页
    查看更多>>摘要：为了实现手性传感和对少量分子或单分子的手性识别和检测，将单层非手性石墨烯纳米片组成平面手性超表面，利用石墨烯等离激元共振响应及纳米片之间的耦合效应，获得单一手性、分布较均匀且强烈的近场手性响应。利用COMSOL软件对电磁波与超表面的相互作用进行数值模拟分析。模拟结果显示:相对于非手性超表面，平面手性超表面所产生的手性近场更强且分布更均匀;随着错位位移的增加，光学近场强度逐渐增加，对应的手性峰(谷)位置变化很小;随着纳米片宽度增加，手性峰(谷)位置蓝移，当纳米片所围面积不变时，手性增强强度有微小变化，而当纳米片所围面积增加时，平均近场手性增强减小;随着纳米片长度的增加，光学手性近场强度基本保持不变，但对应的手性峰(谷)位置明显红移;随着石墨烯纳米片费米能级增加，光学手性强度增大且对应的手性峰(谷)位置明显蓝移;当纳米片包围区域填入相反手性的手性分子时，其吸收谱相对于非手性分子呈对称分布。此理论研究有望为在实验中实现手性传感、对少量分子或单分子检测提供理论参考。

    应用光学纳米光子学手性传感石墨烯

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    基于石墨烯的斜入射稳定超宽带吸波器

    黄佳俊曾庆生侯建强吴群...
    236-244页
    查看更多>>摘要：提出一种基于石墨烯-金属混合油墨的极化不敏感超材料吸波器，其在大角度入射下具有稳定的超宽带吸收性能。与传统吸波器的角稳定特性不同，所提吸波器的吸波性能随着入射角的增大得到改善。首先，采用中心对称的多层频率选择结构，获得了宽带吸收响应和极化不敏感特性;其次，设计了斜入射下结构最佳的阻抗匹配效果，并分析了其阻抗实部和虚部特性，实现了大角度入射下吸收性能变优的效果;最后，分析了所提吸波器的等效电路模型和不同入射角下的表面电流、传播电场分布。结果表明:该吸波器在正入射下吸收频带为3。7～18。3 GHz，相对带宽为132。7％;在55°斜入射下，吸收频带拓宽至4。4～28。6 GHz，相对带宽提升至146。7％，实现了斜入射吸收性能优化的设计目标。基于上述性能，所提出的超宽带大角度稳定的吸波器在光学、微波等领域中具有良好的应用前景。

    超材料吸波器斜入射稳定性超宽带

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    红外宽带圆偏振探测全介质手性超构表面设计

    常卫杰林晓晖李晋平黄峰...
    245-251页
    查看更多>>摘要：针对偏振探测手性超构表面难以实现大带宽、高圆二色性和高消光比的设计挑战，利用粒子群算法设计出一种硅基全介质二维手性超构表面。仿真结果表明，该器件在1416～1742 nm的工作波段内可作为左旋圆偏振光的二分之一波片并阻挡右旋圆偏振光的透射，平均圆二色性值为0。72且最大值达0。94，消光比达42 dB，透射率达95％，同时实现了高透过率、高圆二色性以及大带宽，且具有易制造、易集成等优点。

    超构表面偏振探测圆二色性消光比圆偏振

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    磁富集微流控光纤表面增强拉曼散射探针的拉曼增强特性

    甘愿黄博孙宁张洁...
    252-260页
    查看更多>>摘要：为了提升拉曼检测系统的灵敏度、集成度和实用性，本文提出了一种基于磁富集效应的多路微流控集成D型光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针。首先，通过一步还原法制备了形貌均一的银纳米颗粒(AgNPs)，再利用静电吸附法将其吸附于Fe3O4微球表面，形成Fe3O4@AgNPs复合结构;其次，利用自行设计的多路微流控模板制备了微流控聚二甲基硅氧烷(PDMS)通道;最后，将D型光纤和多路微流控通道及载玻片进行键合，随后将制备好的Fe3O4@AgNPs注入微通道中，在磁铁的静磁场作用下将其富集在D型光纤平面区域，得到微流控D型光纤SERS探针。本文所制备的样品对罗丹明染料(R6G)表现出良好的探测性能(检测极限低至10-8 mol/L，增强因子为2。88× 106)。此外，该样品能够同时对多分子进行检测，并具备优异的可重复性和实用性。

    表面增强拉曼散射微流控磁富集D型光纤

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    基于无阈值递归图的改进2D-BLS褐潮藻细胞密度预测

    朱奇光李享刘俊飞董志阳...
    261-271页
    查看更多>>摘要：为了克服荧光法褐潮藻细胞密度预测中三维荧光光谱法采集数据速度相对较慢而发光二极管(LED)诱导荧光光谱法所获得的一维光谱数据光谱特征较少等不足，采用LED诱导荧光光谱法实现一维光谱数据快速获取，并对其进行深入挖掘和数据升维。针对传统递归图算法易受人为因素影响的缺点，提出无阈值递归图，采用Jaccard相似系数来选取无阈值递归图相空间重构参数，从而实现光谱数据升维;采用弹性网络回归算法的方式来代替原来的输入权重正则化方式，从而达到稀疏性和稳定性的双重要求;引入左右投影矩阵建立二维宽度学习系统。通过对提出的预测模型进行性能分析可以发现，相比于其他对比模型，所提模型的性能表现最佳，其R2、RMSE和MAE在训练集和测试集上的平均值分别为0。9994、0。00594、0。00355，同时，模型在训练集和测试集的时间指标也均取得了最好的效果，证明该模型可以准确、快速地实现褐潮藻细胞密度预测。

    褐潮藻细胞密度预测LED诱导荧光光谱法二维宽度学习系统无阈值递归图弹性网络回归左右投影矩阵

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    基于激光吸收光谱频-时分复用技术的多组分气体测量

    沈晨颖吴华坤吴琼邵杰...
    272-281页
    查看更多>>摘要：提出一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的多组分气体检测系统，通过结合频分复用(FDM)和时分复用(TDM)技术，实现对CO2、C2H2、CH4和H2O这4种气体的检测。在验证FDM与TDM测量有效性后，对系统进行连续150 min的频-时分复用(F-TDM)检测，CO2、C2H2和CH4的体积分数相对标准偏差分别为1。89％、2。85％和2。75％，H2O的R通道信号峰值的相对标准偏差为2。61％，验证了基于F-TDM技术的多组分气体检测系统的有效性和可靠性。

    多组分气体检测可调谐半导体激光吸收光谱波长调制技术频分复用时分复用

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    静电聚焦脉冲展宽分幅相机中的空间电荷效应

    白雁力黄国纯秦兴国
    282-289页
    查看更多>>摘要：静电聚焦脉冲展宽分幅相机是具有长漂移区、电子光学成像系统和超快时间分辨率的二维超快诊断设备，而空间电荷效应引起的时空弥散，是影响其性能提升的重要因素。为研究静电聚焦中的空间电荷效应，采用双静电透镜设计成像系统，分析成像电场中的电子脉冲动态特性;基于电子脉冲电势分布、电场力方程和平均场理论，推导动态空间电荷效应计算方法，分析不同成像电场分布对空间电荷效应时空弥散的影响，并采用与最大值的平均相对误差(MRE)进行量化评价。研究结果显示，由不同间距透镜构成的成像电场分布，不仅引起漂移过程中的电子脉冲发散和聚焦最佳位置变化，而且也对空间电荷效应时空弥散及其均匀性具有显著影响。随着透镜间距由70 mm增加至370 mm，电场分布均匀度逐渐提升，电子脉冲受到的发散和聚焦力逐渐均衡，动态半径变化逐渐平缓。当间距为370 mm时，离轴25 mm区域内的时空弥散在数值上最小，范围分别为0。28～0。45 ps(MRE为22。13％)和2。09～6。34 μm(MRE为43。17％);而当间距为310 mm时，时空弥散均匀性达到最优，范围分别为0。33～0。44 ps(MRE为10。99％)和4。11～8。78 µm(MRE为22。94％)。本研究为分析静电聚焦脉冲展宽分幅相机中的空间电荷效应时空弥散及其均匀性，提供了理论参考。

    超快光学超快诊断技术脉冲展宽分幅相机静电聚焦成像系统空间电荷效应

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