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期刊信息/Journal information
光子学报
光子学报

侯洵

月刊

1004-4213

photon@opt.ac.cn

029-88887564

710119

西安市长安区新型工业园信息大道17号47分箱

光子学报/Journal Acta Photonica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为学术月刊。宗旨是展示光子学的新理论、新概念、新思想、新技术和新进展，反映代表本学科前沿并具有国内外先进水平而为国际上关心的最新研究成果，促进国内外学术交流和讨论，加速科学技术进步。主要刊登本学科的学术论文、研究简报、研究快报。内容涉及光学，及其量子光学、瞬态光学、光电子学、光物理、光化学、光生物学、生物光子学、光医学、光通信、光传播、光传感、光计算、光神经网络、集成光学、信息光学、导波光学、非线性光学、高速摄影、智能光仪、微尺度光子技术、光装置中的电子学、力热声电磁核的光效应与光的力热声电磁核效应、光子功能材料、光子自身相互作用、光子的时空特性与结构、光子的经典与非经典效应等。本刊载文已被国内外多家数据库收录，并被国际检索刊物SA、EI、CA、PЖ作为源刊使用。
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    用于定标海表测温辐射计的镓黑体辐射源

    张凯临赵治园任传运杨铭伦...
    118-128页
    查看更多>>摘要：设计了镓黑体对海表测温辐射计进行定标。首先，介绍了该黑体的结构与工作原理，对黑体发射率进行仿真，并开展发射率的测量实验，讨论其不确定度的来源。然后，开展了电加热和水浴加热下镓的相变复现实验，讨论电加热功率对镓相变复现的影响。最后，通过红外海面温度自主辐射计实验对该黑体进行验证。结果表明:该黑体基于蒙特卡罗软件仿真的发射率优于0。998 8，实验测得的黑体辐射源发射率结果与仿真结果较为吻合，测量重复性(标准偏差)达0。1%;相变温度坪台的复现性均优于±0。03 K;相变温坪附近时，红外海面温度自主辐射计和FLUKE 1524测温仪测得的黑体腔附近温度的数据差值均在±0。15 K以内。设计的镓黑体可以应用到海表测温辐射计进行校准，为发展自主知识产权的海表测温设备提供校准源。

    红外测温黑体辐射源镓固定点船载辐射计定标

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    大视场白光干涉测量系统及性能研究

    刘涛王智彬胡佳琪何耀楠...
    129-141页
    查看更多>>摘要：基于国产化的2倍迈克尔逊型干涉物镜组，优选配置0。5倍适配镜，对白光LED照明光源进行带通滤波参数的仿真估算和实验性能比较，构建了整套大视场白光干涉精密测量装置系统并进行了实验测试，通过白光干涉轴向响应实验曲线确定了中心波长。实验结果表明:通过光谱滤波获得了较为理想的白光干涉轴向响应曲线;系统的水平最大视场达到了14 mm;高度为2。04 μm和20。43 μm的标准台阶样品的测量结果分别为2。05 μm和20。47 μm，10次测量重复精度(标准差)分别为12 nm和16 nm。对粗糙度样板、微机电系统传感结构和半导体晶圆膜层进行了实测，表明所研制的系统装置在三维光学无损精密检测领域的应用具有可行性。

    白光干涉三维测量大视场滤波半导体检测

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    基于连续变焦的大口径长焦距的探测成像一体化光学系统设计

    魏锦洋李旭阳谭龙玉袁灏...
    142-154页
    查看更多>>摘要：为实现空间目标的探测与精确识别，设计了一种基于连续变焦结构兼顾大孔径和长焦距的探测成像一体化光学系统，实现了短焦大视场探测，长焦小视场成像的目的。系统采用里奇-克列基昂(RC)结构加校正镜与变焦结构通过光瞳匹配进行结合的方式，使用两片反射镜压缩光路，系统工作于450～850 nm的光谱范围内，焦距为700～3 500 mm;探测端焦距为700 mm，F数为2。5，视场角为0。5°×0。5°;成像端焦距为1 400～3 500 mm，F数为5～12。5，视场角为0。18°×0。18°。该系统具有探测能力强、成像质量佳、系统总长短、变焦凸轮曲线升角小等优点。

    光学设计连续变焦大孔径探测系统成像系统一体化系统光瞳匹配

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    高倍率低波前畸变引力波探测望远镜的光学设计

    梁荣周晓军邹纯博许黄蓉...
    155-163页
    查看更多>>摘要：基于离轴四反的方案设计，从同轴反射系统的理论出发，结合高倍率，低波前畸变，以及高杂散光抑制比等特点对天琴望远镜的原理系统进行了优化设计。实现了在捕获±200 µrad视场内系统百倍的压缩倍率，其入瞳直径 300 mm，波前误差优于λ/80。提高三四镜之间光线转折角度进行杂散光抑制，在保证高质量波前的条件下，其三镜的偏角优化结果为5。5°，且三镜为平面镜的引入，降低了后期加工装调的难度。为了对原理系统的加工装调以及杂散光抑制能力进行验证，建立了该系统下0。5倍的缩比系统，实现了缩比系统的波前误差优于λ/175。经公差分析，原理系统有90%的累积概率其波前误差优于λ/40，满足引力波望远镜的指标要求。

    引力波望远镜离轴四反高倍率杂散光抑制

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    基于Seidel像差理论的离轴四反初始结构自动化设计方法研究

    朱历伟杨磊陈洁张文平...
    164-175页
    查看更多>>摘要：离轴反射系统设计的关键环节是确定适用初始结构并进行优化，一般从同轴结构或者专利库中寻找相似的结构开始优化，这往往需要耗费大量的时间。以Seidel像差理论为依据，研究了一种获取离轴四反系统初始结构的设计方法。在设计之初引入视场偏置，通过追迹近轴光线给出五种单色像差的初级Seidel像差表示。以Seidel像差绝对值最小化作为目标函数，同时加入对光学和系统结构上的限制条件构建含有约束条件的单目标非线性优化模型，并通过粒子群优化算法进行求解。在此基础上，通过MATLAB调用CODE V API接口，判断此视场偏置情况下是否满足无遮拦的条件，并从中挑选出满足条件的初始结构。设计了一款焦距为 1 200 mm，视场 1。2°×20°，F数为 6的离轴四反光学系统，系统结构布局紧凑，成像质量良好，各项指标均满足设计要求。

    光学设计离轴四反结构Seidel像差粒子群优化望远镜

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    基于F-P干涉仪CH4气体点源探测关键参数仿真分析

    张强柏财勋傅頔李娟...
    176-186页
    查看更多>>摘要：基于多光束干涉光谱成像原理，研究一种高空间分辨率甲烷气体点源探测方法。首先，介绍了甲烷气体探测仪的工作原理和探测方案，详细设计法布里-珀罗干涉仪的系统参数，并建立甲烷气体探测正演模型。然后，分析了干涉信号和甲烷浓度之间的对应关系，以及仪器参数对探测灵敏度的影响。最终，迭代优化得到各光学结构参数的最优取值。结果表明，在甲烷探测波段为1 630～1 675 nm，自由光谱范围为12。5 nm，光谱分辨率为0。1 nm，法布里-珀罗标准具腔长为0。08 mm，腔内反射率为97。5%，截止滤光片范围为(1 630±4)nm～(1 675±4)nm时，探测源25%浓度变化对应的干涉信号相对变化量范围为[0。65%，4。30%]，探测灵敏度较好。研究结果可为高精度碳监测提供理论依据和技术支撑。

    温室气体探测甲烷法布里-珀罗干涉仪探测灵敏度

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    融合结构重参数化变换的气体泄漏红外检测

    庄宏张印辉何自芬曹辉柱...
    187-201页
    查看更多>>摘要：针对常规工业气体泄漏检测装置需泄漏扩散到一定范围并与传感器接触时才能响应的不足，提出一种融合结构重参数化变换的红外非接触式检测网络模型GRNet。GRNet模型采用Mosaic-Gamma变换的预处理方法增加泄漏样本数量并提高图像对比度以增强模型的鲁棒性;通过K-means聚类分析出适用于气体泄漏红外检测的候选框以预置模型参数;优化定位损失函数以提高模型对泄漏区域的定位准确性;采用改进后的轻量化网络RepVGG模块重构特征提取网络增强模型的特征提取能力，以实现轻量化并提高检测精度。实验结果表明，GRNet模型对氨气泄漏的平均检测精度达到94。90%，单张图像平均检测时间达到 3。40 ms。采用伪色彩映射实现泄漏浓度的视觉感知效果，采用PyQt5将GRNet模型进行封装实现气体泄漏红外检测系统界面的可视化并在Jetson Nano B01嵌入式实验平台部署该模型，验证了实际工程应用的可行性和有效性，为开发气体泄漏非接触探测装置以保障涉气企业的安全生产和稳定运行提供一种有效的检测算法。

    目标检测气体泄漏检测定位损失函数图像预处理聚类分析结构重参数化

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    基于近红外单元单光子雪崩二极管的相干测速实验分析

    李彬王晓芳康岩岳亚洲...
    202-211页
    查看更多>>摘要：为分析死时间、暗计数等因素对单光子相干测速性能的影响，搭建了基于近红外单元单光子雪崩二极管探测器的外差相干测速实验系统，实验分析了探测器暗计数率和信号探测光子计数率对多普勒信息重建的影响，以及由探测器死时间决定的饱和计数率限制下的最优信号探测光子计数率。在1 μs探测器死时间、1 ms采集时间下，分别对1。8 kHz、52。4 kHz和194。4 kHz探测器暗计数率影响下的光子到达时间序列进行快速傅里叶变换，从频谱数据中提取拍频信号。实验结果表明，随着光子计数率的增加，相干拍频信号频谱信噪比逐渐增大而后趋于平稳，当接近饱和计数率时，在相干拍频信号频谱低频区域和拍频频率两侧出现了谐波分量，谐波频率间距与光子计数率数值基本相等，受谐波影响较小的最优光子计数率约为单光子探测器饱和计数率的90%。研究结果可为全光纤单光子多普勒测速雷达技术的发展和应用提供参考。

    相干探测光子计数外差探测多普勒测速

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    应用于相干成像的一种螺旋多芯光纤设计

    郑金虎徐炳生沈赫男于飞...
    212-221页
    查看更多>>摘要：用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动，为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计，通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型;根据变换光学基本原理，利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20 μm的芯间距和20 π/m的扭转率，共有6层91个纤芯，不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m;当弯曲半径大于5 cm时，芯间群时延差的变化小于32 fs/m，100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于-550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感，在相干成像中代替普通光纤束传递光场，有助于降低相干图像恢复方法的复杂度，可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。

    多芯光纤相干成像串扰群时延螺旋线

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    基于相变材料的非易失光子多值器件研究

    宋兵王金融张亨宇孙振源...
    222-229页
    查看更多>>摘要：结合相变材料与马赫-曾德尔干涉仪调制器结构，设计了一种包含ITO微加热器的非易失性光子多值器件，通过对相变材料的结构参数进行仿真，优化了器件的调制窗口。同时对ITO微加热器的结构进行仿真设计，使微加热器的效率更高，更容易实现器件的多值调制。测试表明，该器件在施加电脉冲的过程中实现了超过32个状态(5 bit)的多值调制。这种电调制的非易失性光子多值器件为大规模的非易失性可配置光子硬件神经网络提供了基础的单元。

    非易失性光子器件马赫-曾德尔干涉仪相变材料硒化锑氧化铟锡多值

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