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2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10

TOP1

 

Fiber laser development enabled by machine learning: review and prospect

 

机器学习赋能光纤激光发展：回顾与展望

2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10
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作者

 

蒋敏，吴函烁，安毅，侯天悦，常琦，黄良金，李俊，粟荣涛*，周朴*

 

单位

 

国防科技大学

 

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PhotoniX 3, 16 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00055-3

 

概述

 

本文系统总结了光纤激光研究中的典型问题，重点介绍了机器学习在光纤与光纤激光器设计、非线性效应预测和控制、光纤激光特性表征，以及激光系统鲁棒控制等方面的应用，并阐述了机器学习赋能光纤激光研究的未来趋势与挑战。

 

2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10
表1.光纤激光研究中的典型问题

 

TOP2

 

Dual-plane coupled phase retrieval for non-prior holographic imaging

 

基于双平面耦合相位恢复的无先验全息成像

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作者

 

黄郑重，Pasquale Memmolo，Pietro Ferraro*，曹良才*

 

单位

 

清华大学，意大利国家科学委员会应用科学与智能系统研究所

 

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PhotoniX 3, 3(2022).https://doi.org/ 10.1186/s43074-021-00046-w

 

概述

 

本文所提出的 TWPCPR 方法通过引入离轴优化初始相位，降低了基于GS迭代的MPR算法中所需的投影数目以及对物体先验信息的依赖性，从而进一步避免迭代相位停滞问题，实现了双衍射平面下的快速、无先验、全带宽的定量复振幅重建。

 

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图1.数字全息频谱及带宽限制示意图

 

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图2.（a）实验装置及算法原理示意图；（b）算法迭代过程对比示意图：采用随机初始相位的三衍射平面迭代3-MPR，采用TIE相位作为初始相位的三衍射平面迭代3-MPR-TP，双平面耦合迭代TwPCPR

 

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图3.（a1）同轴全息图反传播重建结果；（a2）离轴全息图滤波重建结果：（b）双平面耦合迭代TwPCPR重建结果；（c）生物样本切片相位图

 

TOP3

 

Adaptive optical microscopy via virtual-imaging-assisted wavefront sensing for high-resolution tissue imaging

 

基于虚拟成像的自适应光学显微成像方法及高分辨组织成像

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作者

 

周舟，黄江枫，李翔，高秀娟，陈忠云，焦振飞，张智红，骆清铭，付玲*

 

单位

 

武汉光电国家研究中心

 

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PhotoniX 3, 13(2022).https://doi.org/10.1186/s43074-022-00060-6

 

概述

 

本文提出了一种间接波前探测方法，该方法采用虚拟成像的方式结合基于结构相似度的图像偏移测量，可以根据样品自身结构进行像差探测。应用该方法在多种离体、活体生物组织中实现了高分辨双光子成像。

 

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图1.利用虚拟成像测量子光束聚焦光斑偏移的流程图。（a）感兴趣区域附近的结构分布；（b）在真实子孔径照明下的成像结果；（c）对中心成像平面附近的样品结构所成的三维图像；（d）在理想子孔径照明下进行虚拟成像的结果；（e）基于结构相似度测量出子孔径图像相对于参考图像的偏移量

 

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图2.生物组织中的成像测试。（a）脑片成像；（b）活体小鼠肿瘤微环境成像；（c）结合自适应光学的差分成像，sub表示差分图像；（d）活体斑马鱼脑组织成像。“No AO”、“AO”分别对应像差校正前、后的图像

 

TOP4

 

Metasurface with dynamic chiral meta-atoms for spin multiplexing hologram and low observable reflection

 

用于自旋复用全息与降低反射探测性的动态手性超构表面

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作者

 

王贺，秦喆，黄玲玲*，李勇峰*，赵睿哲，周宏强，贺昊阳，张介秋，屈绍波

 

单位

 

北京理工大学，空军工程大学

 

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PhotoniX 3, 10(2022).https://doi.org/10.1186/s43074-022-00057-1

 

概述

 

本文研究将手性结构与有源器件相结合，在微波频段产生明显的圆二色性。通过外加电压驱动，实现自旋复用全息成像与低可探测性反射的功能动态切换。所提出的策略可用于拓展动态手性超表面的研究，有望应用于信息加密、防伪、拓展信息容量和动态自旋复用调控中。

 

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图1.（a）-（d）为本文中设计的四种超构单元与变阻器二极管在“开”和 “关”状态下相应的交叉极化幅度

 

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图2.（a）为变阻器二极管导通时，在左旋和右旋圆极化波照射下，工作频点处产生了全息成像；（b）为变阻器二极管截止时，在左旋和右旋圆极化波照射下，10GHz-14GHz处的远场散射图

 

TOP5

 

40-user fully connected entanglement-based quantum key distribution network without trusted node

 

利用量子纠缠实现大规模量子网络

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作者

 

刘旭，刘静远，薛融，王河清，李浩，冯雪，刘仿，崔开宇，王镇，尤立星，黄翊东，张巍*

 

单位

 

清华大学，上海微系统所

 

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PhotoniX 3, 2 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00048-2

 

概述

 

本文提出了一种分层的全连接量子纠缠分配网络架构，结合了波分复用和空分复用技术在多个用户间实现灵活的量子纠缠资源分配。采用该架构，实验上用一个量子纠缠光源实现了40用户的全连接量子纠缠分配网络，并利用对称式纠缠基色散光学QKD协议在任意两用户之间实现了安全密钥的生成。为宽光谱量子纠缠资源的多用户分配提供了一种简单高效的方式，特别适合实现大用户规模的QKD组网，对于量子保密通信技术网络化发展有重要意义。

 

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图1.分层全连接量子纠缠分配网络架构。（a）第一层，形成全连接子网；（b）第二层，实现子网间连接；（c）包含5个子网的全连接量子纠缠分配网络构建。图中标识出了各纠缠资源对应的波长通道

 

TOP6

 

Biomimetic sapphire windows enabled by inside-out femtosecond laser deep-scribing

 

飞秒激光深加工制备仿生蓝宝石增透窗口

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作者

 

刘学青，张永来*，李乾坤，郑家鑫，卢轶明，Saulius Juodkazis，陈岐岱*，孙洪波*

 

单位

 

吉林大学，清华大学

 

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PhotoniX 3, 1 (2022).

 

https://doi.org/10.1186/s43074-022-00047-3

概述

 

本文提出了一种结合化学腐蚀的飞秒激光深加工技术，通过引入牺牲层保护策略，解决了由内而外飞秒激光深加工过程中表面损伤与内部损伤的竞争问题，为硬脆材料表面高深宽比仿生微纳结构的制备提供了新思路。

 

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图1.（a）由内而外飞秒激光扫描加工示意图；（b）未改性区厚度与激光能量的依赖关系，插图为未改性区的SEM图；（c）有无牺牲层的刻蚀辅助飞秒激光加工效果对比示意图

 

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图2.蛾眼的（a）光学照片；（b）激光共聚焦图像和（c）局部SEM图片；（d）仿生蛾眼制备流程示意图；（e-g）仿生蛾眼结构SEM图；（h）仿生蛾眼窗口的红外增透光谱；（i）仿生蛾眼结构的入射角度依赖光谱图

 

TOP7

 

Detection of surface defects and subsurface defects of polished optics with multisensor image fusion

 

光致发光分类检测表面及亚表面缺陷

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作者

 

孙焕宇，王狮凌，胡晓波，刘红婕，周晓燕，黄进，程邢磊，孙枫，刘钰波，刘东*

 

单位

 

浙江大学，中物院激光聚变研究中心

 

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PhotoniX 3, 6 (2022).

 

https://doi.org/10.1186/s43074-022-00051-7

概述

 

本文提出一种基于多传感器的图像融合方法，可实现抛光元件表面缺陷与亚表面缺陷的无损检测。为光学元件超精密加工、激光损伤阈值评估与控制等应用提供了更具针对性的参考。

 

2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10
图1.多传感器图像融合检测原理与系统。（a）抛光光学元件的表面与亚表面结构；（b）散射成像原理；（c）荧光成像原理；（d）散射图像与荧光图像表征的缺陷种类；（e）多传感器图像融合检测系统

 

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图2.三类缺陷提取结果（a）（b）（c）三个不同成像位置的叠加图像；（d）表面缺陷图像（在图（a）散射分量中去除延展型亚表面缺陷）；（e）延展型亚表面缺陷图像（在图（b）重叠分量中保留延展型亚表面缺陷）；（f）隐藏型亚表面缺陷图像（在图（c）荧光分量中去除延展型亚表面缺陷）

 

TOP8

 

Wear-resistant surface coloring by ultrathin optical coatings

 

基于超硬陶瓷材料的抗磨损结构色

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作者

 

耿娇，石理平*，倪俊寰，贾倩楠，严巍，仇旻*

 

单位

 

西湖大学

 

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PhotoniX 3, 14 (2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00061-5

 

概述

 

本文提出了利用氮化钛(TiN)、氮化铝(AlN)和氮化铝钛(TiAlN)这三种超硬陶瓷材料实现超级抗磨损的超薄彩色光学涂层，从而设计出具有法诺共振的复合薄膜，实现了透射和反射颜色基本相同的薄膜结构色。

 

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图1.在可见和近红外波段TiAlN和TiN的介电常数和吸收特性

 

2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10
图2.SM膜，MDM膜和FROC膜形成的结构色照片

 

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图3.TiAlN（30nm）-TiN（50nm）薄膜和Si（50nm）-Cu（50nm）薄膜的划痕实验

 

TOP9

 

Plasmonic anapole metamaterial for refractive index sensing

 

等离激元anapole超构材料传感器

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作者

 

Jin Yao (姚金), Jun-Yu Ou (欧俊裕), Vassili Savinov, Mu Ku Chen (陈沐谷), Hsin Yu Kuo (郭信佑), Nikolay I. Zheludev*, and Din Ping Tsai *(蔡定平*)

 

单位

 

香港城市大学，英国南安普顿大学，新加坡南洋理工大学

 

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PhotoniX 3, 23(2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00069-x

 

概述

 

本文在光学频段实验证实了等离激元anapole超构材料传感器。通过集成两个谐振单元并调控其相互作用，有效地激励了anapole模式并获得了更高的谐振品质因子和局域电磁场增强。这种超构元件为动态调控anapole模式提供了新思路，可广泛应用于生物传感和光谱学。

 

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图1.(a)Anapole超构材料阵列与折射率传感的示意图。插图为样品扫描电子显微镜图。(b)Anapole模式激励示意图。电偶极矩（蓝色箭头）与环形偶极矩（红色箭头）产生相消干涉

 

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图2.等离激元anapole超构材料的电磁响应。(a)测量与(b)仿真透反射光谱。 (c)多极子分解。灰色点线代表anapole模式谐振波长。(d)电偶极矩与环形偶极矩的相位。(e)yz平面和xy平面归一化电磁场分布

 

2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10
图3.等离激元anapole超构材料的折射率传感应用。(a)测量与(b)仿真透反射光谱。环境折射率从1.30（深色）到1.39（浅色），步长为0.01。(c)Anapole模式谐振波长与环境折射率的关系

 

TOP10

 

Nonvolatile reconfigurable terahertz wave modulator

 

非易失可重构太赫兹波调制器

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作者

 

张寿俊，陈勰宇，刘宽，李海洋，许悦红，蒋啸寒，徐艺寒，王庆伟，曹暾*，田震*

 

单位

 

天津大学，大连理工大学

 

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PhotoniX 3, 7(2022). https://doi.org/10.1186/s43074-022-00053-5

 

概述

 

本文将相变材料Ge2Sb2Te5(GST)与超表面设计相结合，实现了具有非易失、可重构、多级控制和宽带特性的太赫兹波调制器，包括异常折射器，超透镜和涡旋产生器。其提出的调制器在失去外界激励时仍能保持工作状态，该特性在碳中和大背景下意义显著。该工作提出了非易失、可重构超表面设计的新途径，有望应用于成像、传感和高速通信中。

 

2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10
图1.a和b为测量的在非晶态和晶态下的超表面的归一化远场强度分布与频率和偏折角的关系图；c为分别在非晶态和晶态下提取的 0.8 THz 的归一化强度分布；d.不同频率对应的偏折角的实验值和理论值；e.不同激光能量下偏折强度的多级调制效果

 

2022年盘点：PhotoniX论文高下载TOP10
图2.测量的超透镜的可重复性和多级调制特性。a.测量的0.4到0.8THz z-x平面和x-y平面的归一化强度分布；b.实验测量的4次开关循环归一化强度分布；c.以 10 mJ/cm2 步长从 60 到 120 mJ/cm2 的不同激光功率下实验测量的焦平面上水平截面的归一化强度分布

 

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