首页期刊导航|光学学报
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

    紧凑型折反式制冷型中波红外成像光学系统设计

    胡晨霞刘英王成龙周广鹏...
    219-230页
    查看更多>>摘要：为解决长焦距大口径红外成像光学系统长筒长、大体积、高成本的问题，设计了基于卡塞格林结构(卡式结构)的折反式制冷型中波红外成像光学系统。鉴于该类系统初始结构的确定缺乏充分的理论指导，推导了由拦光系数α、副镜放大率βsec和中继镜组垂轴放大率βrelay三个关键参数表示的计算公式，包括光学系统初始结构参数、系统长度T值、卡式结构初级球差和初级彗差计算公式，分析了系统像差校正难度和紧凑性随α、βsec、βrelay的变化规律。基于像差校正难度与结构紧凑性之间的相互矛盾关系，提出了关键参数的最佳取值方法，为确定系统初始结构提供了重要的理论指导。使用ZEMAX软件对初始结构进行设计优化，完成了一款焦距为-600 mm、F数为2的紧凑型折反式制冷型中波红外成像光学系统，系统实现了 100％冷光阑效率，总长为428 mm，各视场调制传递函数(MTF)值在奈奎斯特频率处均大于0。4，并对系统进行了公差分析，验证了理论的正确性和系统可加工性。

    折反式光学系统二次成像中波红外像差理论光学系统设计

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于MIM谐振结构的高吸收率太阳能吸波器

    肖功利陈康杨宏艳张家荣...
    231-239页
    查看更多>>摘要：实现太阳全光谱辐射的完美吸收并尽可能少地使用光敏材料是太阳能吸波器研究的终极目标。提出了一种基于金属-电介质-金属(MIM)谐振器结构的高吸收率太阳能吸波器。该吸波器以金属钨(W)为衬底，衬底上的多层空心圆盘分别构成了金属(Ti)-相变材料(GST)-金属(Ti)或金属(Ti)-砷化镓(GaAs)-金属(Ti)的MIM谐振器结构。研究结果表明，GaAs和非晶体态GST材料在太阳能吸波器设计方面都有极高的应用价值。该结构在0。3～2。5 µm的波长范围内的平均吸收率为97。48％，太阳能光谱加权吸收效率为98。02％;该结构在0。3～4 μm的整个工作波段内的平均吸收率为96。95％，太阳能光谱加权吸收效率为97。54％。吸收率大于95％的带宽为2。37 μm，吸收率大于90％的带宽为3。57 µm。结构自身的对称性使其具备优良的偏振无关特性，有助于吸收太阳光。此外，在0。3～2。5 μm波长范围内，该结构对入射角变化表现出稳定的响应。本研究设计的太阳能吸波器具有超宽带和高吸收率的特点，其结构简单，大大降低了制造复杂度和成本。该技术在太阳能收集与转换、光伏器件以及热发射器件等领域具有潜在的应用前景。

    表面光学太阳能吸波器MIM谐振结构高吸收率超宽带偏振无关

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    光子自旋解耦合的人工表面等离激元双功能波前调控

    杨清秀席科磊周韶东盛小航...
    240-246页
    查看更多>>摘要：多功能超表面的研究和开发是光子学的研究热点，光子自旋解耦合的实现对多功能超表面的制备至关重要。利用光子自旋霍尔效应将不同手性的圆偏振光分离，已经取得显著的研究成果。然而，其分离后的圆偏振光的几何相位是互为共轭的，无法对两种圆偏振光的相位实现完全独立且自由的调控。本文通过几何相位和共振相位的联合使用，打破了几何相位之间的共轭关系，实现了不同手性圆偏振光的自旋解耦，从而设计出了一款基于人工等离子体极化激元的双功能波前自由调控耦合器。在75 GHz线偏振光源的激励下，耦合器的左右两侧模拟实现了效率分别为41％和37％的聚焦光束和贝塞尔光束。本文为多功能元器件的制备和光子集成的片上器件提供了新的设计方案和思路。

    光子自旋霍尔效应偏振转换超构表面高效耦合器表面波

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于SPR的液晶填充双D型PCF双参量传感器设计

    范振凯孟俊皓褚世超
    247-257页
    查看更多>>摘要：提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)原理的液晶填充的双D型光子晶体光纤(PCF)传感器，用于温度和折射率(RI)的双重检测。选用金作为金属对PCF中的两个大开环以及第二包层的4个气孔进行镀膜以激发SPR现象，实现了外部传感与内部传感的结合，并进一步增强了 SPR效应。为了实现温度与RI的双重检测，将温敏材料液晶E7填入中央大气孔形成纤芯，进而提升温度传感性能，通过上下两侧的大开环与待测分析液的接触实现折射率传感。使用全矢量有限元法，在完美匹配层条件下对传感性能进行了分析，并研究了中央液晶孔、小气孔及普通气孔的大小对传感性能的影响。仿真结果表明，所设计的传感器在温度为15～50 ℃、折射率为1。48～1。55的检测范围内具有良好的温度和RI传感性能。

    传感器光子晶体光纤表面等离子体共振双重检测传感器双D型液晶

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    等离子体光纤光栅超痕量汞离子传感器

    王芳廉岚淇卢梦迪张扬...
    258-266页
    查看更多>>摘要：为实现特异性、超痕量、原位的重金属汞离子检测，提出一种基于适配体和磁性纳米粒子增强倾斜光纤布拉格光栅-表面等离激元共振(TFBG-SPR)汞离子传感器。首先，在倾斜光纤布拉格光栅包层区域溅射厚度合适的金膜以激发表面等离激元共振，在探针末端镀金从而形成反射式传感结构。然后，采用具有胸腺嘧啶(T)碱基失配的适配体修饰TFBG-SPR栅区，进行特异性汞离子识别。最后，选择链霉亲和素包被的磁性纳米粒子作为信号放大标签，以提高离子检测性能。汞离子与T碱基作用激活适配体序列，连接磁性纳米粒子，传感器表面折射率发生变化，TFBG-SPR包层模式的振幅产生响应。结果表明:采用差分幅度解调，传感器对汞离子的检测极限为0。5 pmol/L，检测范围为1 pmol/L～10 µmol/L，所提传感器具备良好的特异性以及再生性，同时通过测量临床样品的回收率，可以证实其在即时、快速检测领域中的应用前景。

    传感器光纤传感器光纤布拉格光栅表面等离激元痕量离子检测

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    质子辐照对CMOS图像传感器传输栅损伤效应的实验与分析

    唐宁王祖军晏石兴李传洲...
    267-273页
    查看更多>>摘要：互补金属氧化物半导体图像传感器(CIS)是一种当前应用非常广泛的光电图像传感器，其应用在空间辐射环境中时遭受的质子辐照损伤问题一直备受关注。为了分析CIS内部重要结构受辐射损伤影响及辐照损失机理，开展了关于CIS传输栅的质子辐照实验，通过测试辐照前后转移特性曲线并提取阈值电压和饱和输出电流，总结CIS传输栅的辐照损伤实验规律。对常温下经过辐照后的CIS开展了退火测试，分析相关特征参数的变化情况。应用TCAD(Technology computer aided design)仿真模拟探究了传输栅的辐照损伤规律及损伤机理。辐照实验在西安200 MeV质子应用装置上进行，质子能量为60 MeV，注量分别为1 ×1010、1×1011、1×1012 cm-2。实验结果表明:CIS传输栅的性能参数对质子辐照产生的电离损伤和位移损伤较为敏感，辐照后出现阈值电压正向漂移增加和饱和输出电流下降的现象，经退火后出现不同程度的恢复。分析了质子辐照CIS传输栅单管诱发的电离损伤和位移损伤效应，给出了 CIS传输栅退化与质子辐照注量的变化关系曲线，并与TCAD仿真结果对比，总结了质子辐照损伤效应规律。

    遥感与传感器光学器件CMOS图像传感器质子辐照辐照注量退火测试

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    声光光谱仪的光谱及辐射标定方法

    成驰赵慧洁郭琦李然...
    274-283页
    查看更多>>摘要：基于声光可调谐滤波器(AOTF)的红外光谱仪须在宽温度范围内具备光谱响应稳定性，以保证光谱数据精度。然而，随环境温度变化，声光光谱仪存在光谱漂移和系统辐射响应漂移，造成光谱数据偏差。现有声光光谱仪辐射定标研究虽然考虑了辐射响应受温度的影响，但并未在辐射定标前修正光谱漂移，导致辐射定标结果不准确。本文提出了一种修正温度影响的光谱及辐射标定方法。首先，建立了引入温度变量的AOTF器件调谐模型，在光谱定标中修正温度造成的光谱漂移，实现了变温辐射定标过程中的波长追踪;然后再求得含温度变量的光谱辐射定标系数，完成辐射定标。依托实验室搭建的中波红外AOTF光谱成像温度修正标定验证系统，在-30～50 ℃温度区间验证了标定方法的有效性。低温-30 ℃处的平均驱动频率偏差从41。1 kHz降低至0。29 kHz，修正后光谱辐射量与理论值偏差在低温区间显著降低。

    中波红外光谱仪声光可调谐滤波器温度漂移辐射定标

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于水凝胶的颜色动态可调的金属-介质-金属结构

    倪海彬沈依周俊萍高绪之...
    284-292页
    查看更多>>摘要：提出一种基于聚乙烯醇水凝胶(PVA)的金属-介质-金属结构，用于实现颜色动态可调的结构色传感器。利用PVA薄膜对相对湿度的溶胀/收缩和折射率变化响应，并结合法布里-珀罗(F-P)共振效应，实现了 F-P共振波长随相对湿度变化而发生偏移，结构色随环境相对湿度的改变而变化。实验结果表明，当环境相对湿度在3。0％～84。2％范围内变化时，结构的颜色会发生显著变化，在CIE 1931色度空间中显示为坐标顺时针旋转，平均相对湿度灵敏度可达0。998 nm/％。该传感器色彩显示丰富，颜色随相对湿度变化明显，灵敏度较高，响应迅速，在湿度传感结合色彩显示的环境检测研究领域具有良好的应用前景。

    薄膜动态可调结构色金属-介质-金属结构法布里-珀罗共振湿度传感

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    色调分区加权约束的色调平面保持相机特性化

    尹永恒马龙李鹏
    293-303页
    查看更多>>摘要：为了在色调平面保持优良性能的基础上，进一步提高相机特性化性能，本文提出了色调分区内加权约束的色调平面保持相机特性化方法，通过优化色调分区改进加权约束的色调平面保持相机特性化。首先，对样本RGB进行初步划分色调分区，然后，在色调分区内结合色调角对分区内样本的特性化矩阵加权平均得到本分区的特性化变换矩阵，其中通过优化色调分区的数量和位置来提升总体性能。实验结果表明，在D65光源的三组光谱数据和两组相机数据的仿真实验和曝光改变实验，以及三组光源和42组相机数据的补充仿真实验下，本文提出的相机特性化方法的性能优于已有的色调平面保持方法，且优于高阶多项式、根多项式方法或者与之持平，说明优化色调分区应用于相机特性化方法能够提升色调平面保持的相机特性化性能。

    颜色相机特性化色调平面保持加权约束优化色调分区

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于滤波路径变换的板状物X射线三维重建算法

    穆子扬卢荣胜何攀张贵林...
    304-317页
    查看更多>>摘要：X射线计算机断层扫描(CT)是一种广泛应用于三维物体内部结构重建的技术，但在射线锥角增大时，使用FDK(Feldkamp-Davis-Kress)算法重建会导致图像灰度下降，产生边缘伪影。特别是在板状物体的计算机层析成像(CL)投影转换为等效大锥角CT投影时，利用FDK算法重建会影响重建质量。对此提出了一种基于数据重排的滤波路径变换重建算法，通过双参数组合调节投影曲面以改善大锥角重建效果，而且推导了本算法结合投影转换方法重建时的计算参数，以实现对板状物的重建。结果表明，本算法在参数相同的条件对应的滤波路径下重建效果最理想，在大锥角重建时能够抑制重建图像的灰度下降，减少边缘伪影，而且在应用于CL扫描的印制电路板重建时伪影较少，细节清晰可见。本算法可减少大锥角FDK重建的伪影，结构简便、易于实现，在板状物重建方面具有实际应用意义。

    X射线光学计算机断层扫描三维重建滤波路径投影转换

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据