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2018武汉光电论坛

2018武汉光电论坛

  • 召开年：2018
  • 召开地：武汉
  • 出版时间： 2018-10

主办单位：华中科技大学武汉光电国家实验室

会议文集：2018武汉光电论坛论文集

会议论文

热门论文

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  • 摘要：在本文中介绍了用于波长、偏振和模式信号处理的三类硅光子器件，分别对应于光信号处理中的波长、偏振和模式三个维度。
  • 摘要：本文介绍了一种双频干涉型光纤传感技术。具体介绍了这种双频干涉型传感器的制作技术、温度与应变响应特性，以及通过换能机制实现其他参量的测量。这类双频干涉型光纤传感器结合了传统的干涉型光纤传感器以及波长型光纤传感器的优点，其灵敏度高，尺寸小，易于解调。特别需要说明的是，其对声和超声测量具有很大优势，可以应用于光声成像。而且这类传感器可以进行多路波长以及不同拍频的复用传感。双频干涉型光纤传感器凭借其技术优势在国防以及民用等各个领域有广泛的应用价值，有利于提高国家的军事实力以及科技水平，保障人们的日常生产、生活安全。
  • 摘要：本文从“重新认识中心局”“重新认识网络”两个方面，深入浅出地介绍了目前中心局网络面临的困境。由于流量带宽增加，设备运维成本上升，传统的中心局网络将无法应对大数据带来的流量洪水。本文提出了一种新颖的重构思想—腾笼换鸟。其核心就是解拥传统中心局的功能器件，将物理实体打破，但同时保留其功能，以数据中心的构架方式映射重构，这种方案被称为CORD。同时，本文解析了三种重构的场景和方案，分别为面向家庭住宅的R-CORD、面向4G/5G移动网络的M-CORD，以及面向政企用户场景的E-CORD。最后，将CORD思想应用于核心光网络ROADM，将ROADM的功能器件解耦映射到新的架构之上，有机地融合CORD和城域网之间的联系。
  • 摘要：高速光电子器件是光通信网络和国防信息系统中的必备部件，具有不可替代的作用。互联网及相关技术的迅速发展对高速光电子器件的需求巨大，其所占成本比重高。核心光电子器件制造能力不足，高端光电子器件主要依赖进口，且受到国外禁运限制，这就是发展高速光电子器件的原因。我国的高速激光器技术发展从“九五”到“十三五”一步一个脚印，攻坚克难。从2.5G技术起步、10G跟踪发展、18G国际先进、24G与28G国际领先，到目前32G的领先水准，成功突破了国外技术封锁，为国防科技和光通信产业奠定了坚实的基础。
  • 摘要：本文首先基于热门研究的钙钛矿太阳能电池给出了钙钛矿的异质结，证明了钙钛矿可以产生自由载流子，也就是说在钙钛矿中Type-Ⅱ的PN结是不必要的，钙钛矿中没有Type-Ⅱ的PN结而有Type-Ⅰ的NN结。同时也证明了有机小分子材料中存在自由载流子的可能性。其次阐明了CTC具有的基本特征及CTC在OTFT、OLED、OPV中的应用，证明了CTC不仅在小分子材料中有很好的双极性特性，在太阳能电池中也是存在的。通过观察钙钛矿中的带隙结构，发现钙钛矿的吸收谱由给体和受体的HOMO-LUMO决定的。实验上观察的现象说明了钙钛矿与CTC有相同的特性。
  • 摘要：用光子集成可以实现一些很好的指标，比如更高带宽、更好信号质量、更精确地控制信号参数、更低能耗、更小体积、更轻质量等，这些都是很有吸引力的性能，使人们对光子集成的研究前赴后继。 在三类光子集成平台中，三五族化合物半导体的有源集成平台，硅酸盐或者玻璃材料的无源集成平台，以及与CMOS兼容的硅基集成平台，分别已经有了许多杰出的工作，它们有着各自的优势，然而也存在各自的问题。要抓住重点难点去做，才可能做出很好的工作。 光子集成对电子集成的摩尔定律的类比掩盖了光子集成规模受尺寸、插人损耗和光信噪比三个因素限制的事实。不应该要求光子集成超越电子集成，而是应该发挥其独特的优势，作为电子集成的补充，解决电子集成解决不了的问题。
  • 摘要：发光材料通过基质和掺杂离子的设计或者与智能材料的耦合，可以研制智能化和多功能化的发光材料和器件。其中上转换荧光、MRI和CT等多模式生物医学成像和生物传感对开发成本核算、快速准确、相互补充的新一代诊断技术有重要意义。而复合发光材料和器件在研究发光新机制和新概念器件方面具有广阔的空间，在光电子、生物医学、纳米技术和清洁能源等领域具有很大的科学研究价值和应用前景。
  • 摘要：本文首先介绍了模拟信号数字化处理的优势，以及ADC原理;然后讨论了香农-奈奎斯特定理的限制和ADC关键技术指标以及应用需求，从而引出电ADC的现状与困境，以及电域广义采样、时域交错和频域交错的概念;又阐述了光ADC发挥的光子学优势，具有极大的带宽，能实现远距离传输、远端处理，光ADC能够很好地突破电ADC理论上的极限。 针对飞秒激光器要求高的问题，采用WDM,OTDM等方法提高采样脉冲的重复率，或采用时间拉伸技术降低信号带宽用于在后端处理。利用上述各种技术，做了光ADC的样机，实现了205 GS/s的采样速率。 最后展望了光ADC的发展。世界范围内，光ADC技术在总体上处于起步阶段，加快步伐开展这项研究工作，能使我国在信息处理技术和尖端装备的开发能力上占据重要战略地位。在开发上，集成化是减小体积走向应用的关键。
  • 摘要：本文首先介绍了光电器件在信息领域中的地位，光子集成带来的通讯网络、数据互连、集成电路革命，硅光技术相较于PLC,InP平台的优势，硅光市场发展预测，我国以及世界Si-EPIC的发展状况。在这一背景下，EPIC组的追求是在基础研究与企业需求之间搭建起桥梁。 在硅基光器件的方方面面，都做了很多工作。例如，激光器集成方面，做了半导体激光器的微组装，实现了硅基波长可调激光器;在数字硅基调制器方面，做了60G的调制器;在模拟硅基调制器方面，器件性能也很不错。还做了波长复用解复用器、硅基滤波器、模式复用解复用器、偏振控制器等。做了64×64热光开关、32×32电光开关，利用benes网络做了大规模的互补探测，用于光开关的大规模扩展。在耦合器方面，做的器件性能也都很不错。一直致力于优化器件性能，做开创性工作，回应国家产业需求。
  • 摘要：本文首先介绍了光镊的发展历程，考虑到与生命科学的结合等因素，将研究重点集中在对细胞的操控上，而且要灵活方便地操控，所以基于光纤探针，开发了一系列能够灵活操控微粒和细胞的光纤光镊。 不仅能够依靠光泳现象操控大规模微粒群，还可以基于光力灵活操控单个或几个微粒，这些操控在很多方面都有重要应用。大规模的操控可以用来治疗血栓或获取注射用的高纯水;精准操控单个或几个微粒在结构组装、微粒分类筛选等方向有广泛应用。还依靠一种特殊结构的光纤探针，使用近场光，突破衍射极限，操控了几十纳米量级的微粒，展现了光纤探针的强大操控能力;如果使用荧光物质，就可以实现对DNA等生物物质的标记，达到操控的同时实时观测被操控对象的位置，这给医疗领域带来了新的工具。最后又使用双光纤探针，进行了一些更加复杂的操控，如改变细胞的排列顺序和对某个细胞的移除。 在文中，将被操控的细胞串称为生物光波导，能够将激光通过细胞导入到生物组织中，给研究细胞提供了新思路。 综上，光纤探针可以灵活操控微粒，尤其是细胞，而且所用的激光功率比其他类型光镊小。未来将继续研究光纤探针对细胞的操控，重点是细胞之间的相互作用以及激光对细胞寿命的影响。
  • 摘要：光学显微成像技术是当代生物医学等研究领域十分重要的研究技术之一.它可以将微小的细胞、组织放大到可以观察的水平,从而帮助科学研究者们解决很多难题.但是,光学显微成像的放大倍数并不是无限的.1873年,德国著名物理学家阿贝提出,由于受到光学衍射现象的限制,光学系统的分辨率存在一定极限.由阿贝的分辨率极限公式进行估算,对于一般的光学显微镜而言,其分辨率只能达到200nm左右,也就是说,如果两个点的距离在200nm以内,使用光学显微镜将只能看到一个点,无法进行区分.这就使得光学显微镜一直无法用于观测蛋白质等亚细胞层次的生物结构,而这也一定程度上限制了生物医学等领域的研究与发展.
  • 摘要：光网络技术是新一代信息产业技术的重要研究方向与应用内容之一,也是宽带网、云计算和大数据等产业的底层基础设施.在发展过程中,光网络经历了从波长路由固定栅格光网络到频谱路由灵活栅格光网络的不同阶段,目前光网络正面临着大容量、高灵活、低能耗三方面的挑战,而缺乏灵活性是制约光网络发展的重要瓶颈之一.只有光网络高度灵活,才能更好地发挥出大容量和低能耗的重大应用价值.
  • 摘要：本文首先介绍了微环超声成像的原理，包括其带宽、尺寸、Q值等方面的限制和优势，以及物体光声过程与有机材料微环接收超声信息原理。接着，介绍了微环在成像和THz信号检测方面的进展，以及相比传统探测器的优势。最后，利用碳纳米管这样一种新材料，做出了精度更高的“超声手术刀”。声波的应用十分广泛，如表面清洁、神经刺激、成像，等等。相比之前的方案，在频率、强度、精度等方面都做出了提升，因此应用也更加广泛。相信在未来，光声系统一定会在医学领域有更大的突破。
  • 摘要：雷达是在军用中不断发展的，然后应用在军用和民用的各个方面。每天的衣食住行，只要带一个“行”字的，都会用到雷达，主要有交通类雷达(包括航空、航海和道路交通)、气象雷达、安防雷达、对地观测雷达、仓储监控雷达、电力监控雷达和激光雷达等。
  • 摘要：建筑能耗占社会总能耗1/3，而通过窗户流失的能耗又是建筑能耗的重要组成部分，因此节能窗的研发与应用必不可少。每年新建建筑面积及现有建筑面积数目庞大，因此节能窗及节能贴膜市场需求量大。充分利用太阳辐射光谱和地表辐射光谱及二者间的相互作用是利用光能节能的关键。VO2具有明显的温控调光效应。仅需少量的VO2就可以做大面积的节能薄膜，使实现产业化成为可能。PET柔性膜制备工艺成熟，可大面积制备节能薄膜。全固态电控智能玻璃在可见光及红外波段调光作用明显，但仍存在费用过高等问题需要解决。新型纳米材料—光触媒材料有着自洁净、抗菌、除污、清除室内有害气体等作用，值得广泛应用。新型纳米材料做防霆纱窗具有良好的前景。
  • 摘要：SNAP技术是一种基于光纤表面制造光子回路的新型平台，其表征可达亚埃米精度。与迄今开发的光子制造技术相比，其超低损耗和精度高出两个数量级，在众多研究领域具有极大的应用前景，如片上光学信号处理、微波光子学、光流控、光力学、光学传感等;其丰富完善的理论研究为深入研究慢光、原子捕获和操纵、量子电动力学等量子现象提供丰富的理论基础。
  • 摘要：掺铋光纤是近红外激光器和光纤放大器中的一种新的有前景的活性介质，在1150-1800nm的光谱区域有极大的应用价值。在铋掺杂的锗硅酸盐光纤中，铋离子的存在形式为Bi+和氧空位。对掺铋可调谐连续光纤激光器进行了大量研究，研究发现:在掺铋硅锗酸盐光纤激光器中，在GeOZ浓度较低的情况下，获得的光谱范围在1366-1507nm;在GeOz浓度较高的情况下，获得的光谱范围在1655-1775nm。研究获得了铋铒共掺的锗硅酸盐光纤放大器，光谱范围在1515-1575nm。但是，掺铋材料中还存在很多问题亟待解决。例如，如何在超低铋掺杂浓度下实现有效激光输出，秘离子近红外荧光中心的起源是什么，怎样去克服基质材料中高掺铋引起的离子团簇，等等。这就需要更多的基础研究来解决，以提高掺铋激光器和光纤放大器的效率，最终实现应用。
  • 摘要：本次报告对基于光纤的光镊、光学微光手和光枪做了介绍。组内做这样的工作从200h年至今已经有十几年，其间还尝试过用艾里光束这样的特殊光束来做，也能够实现捕获和操纵的效果。操纵粒子只是第一步，用这样的工具来测量细胞内部的信息就是对它应用的一种展望;同时需要探索新的应用，才能通过学科交叉的需求来促进光力微操控的发展。
  • 摘要：本文主要介绍了生物相容性的Mg/Pt微纳米马达、模拟体液-血液驱动微纳米马达、瞬态微马达、非晶Ti02/Au微马达、水燃料TiO2/Pt微马达、动态胶体分子、单层Ti02微型引擎、单层磁性微马达以及各向同性有机微马达，等等。同时也在生物微纳米马达以及具有主动给药能力的微纳米马达等面向生物医学应用领域的方向上做了一些初步探索研究。在未来，希望能在此基础上取得更好的成果以及应用。
  • 摘要：本文主要介绍了部分相干光束相干结构调控及其应用基础相关的进展，阐述了一种新颖的光束调控方法，即相干结构调控法，这为光场调控提供了新的自由度。此外，还对相干结构调控在光束整形、微粒操控、光学成像、自由空间光通信、图像传输等方面的重要应用进行了详细的展望。
  • 摘要：QPI成像为细胞分析提供了独特的能力，这一技术可以用来检测疾病的细胞。例如镰刀型细胞、疟疾细胞、肿瘤细胞的不同时期。光学体积提供了QPI成像的另一尺度的分析，可以对更多类型的细胞进行分析。微流控的芯片可以实现对细胞的高通量成像，甚至可以达到每分钟百万级的细胞分析。这些技术毫无疑问推动了QPI技术在生物医学领域的发展和应用。同时随着QPI成像技术的发展，光学体积的微小改变，例如RBC通过一个很窄的通道时发生的改变，都可以被探测到。通过新技术的发展，发现水分流失对于RBCs是十分重要的一个生物学特征，这一指标将对细胞行为学带来新的思路。
  • 摘要：生命体作为一个复杂而有序的系统,里面蕴藏的奥秘一直吸引着科学家的眼球,每一个重大的发现都离不开技术的革新,例如显微成像技术的发展让生命科学研究的道路越来越开阔.显微成像技术的发展要从显微镜的诞生开始讲起.在17世纪晚期,列文虎克发明了真正意义上的显微镜,然而当时生产的镜片比较粗糙,放大倍数也比较单一.到18世纪,卡尔·蔡司开始制造复合显微镜,由于缺少科学的指导,早期生产显微镜光学质量极不稳定.1860年年底,阿贝与蔡司合作,完成了光学系统的设计,奠定了显微成像的理论——阿贝成像原理.在此基础上,光学显微镜技术经历了快速的发展,为了提高图像的对比度,发展出了暗场、偏光、相差、DIC,以及利用荧光标记的共聚焦、双光子、TIRF等成像技术.
  • 摘要：微纳光纤是光纤光学与纳米技术的完美结合,与传统的标准单模光纤相比,微纳光纤的直径通常接近或小于光的真空波长.微纳光纤的基础模型是假设微纳光纤是标准圆柱，并且其包层直径无限大。对于常规的单模光纤，其芯区与包层的折射率差很小，常规光纤常常被称为弱折射率差导引光纤，其分析方法也通常采用弱导近似方法。与此不同的是，微纳光纤是一种高折射率差的波导，它的包层材料往往是空气或者低折射率液体，而芯层材料多为折射率较高的介质材料。
  • 摘要：本文主要介绍了实验室研究的两种光学成像技术，光子定位显微成像和vis-OCT，来填补临床诊断和基础生物医学研究的空白。在超分辨成像研究中，发展了光谱光子定位成像技术。传统的光子定位成像通过分析单个分子随机发射的光子的空间分布特征，来重建超分辨光学图像。SPLM还捕获了这些光子固有的光谱特征，通过分子识别和复原，在不显著增加图像帧数的前提下，SPLM可以达到10nm甚至更高的分辨率。利用 SPLM，还可以进行多分子超分辨成像，可以使用多个发射光谱只有细微差别的荧光标记物。
  • 摘要：超材料是一种人工的微结构材料.超材料的性质与材料本身的化学组分无关,仅由组成其的微结构决定.超材料在光学领域被首次提出之后,后来被扩展到很多领域,如:声波、弹性波、热场等.这次论坛主要讲在电磁波,特别是光波领域的超材料及其性质.
  • 摘要：钙钛矿因俄国科学家Perovski最早发现而得名,是一类氧化物的统称,其化学通式为ABO3.2009年日本科学家Miyasaka首先把钙钛矿这种材料用到太阳能电池中.在钙钛矿电池中,钙钛矿作为吸光层,其主要结构是卤化物钙钛矿,化学通式为ABX3.一般情况下,典型的钙钛矿材料结构的A位是甲胺,B位是铅离子(Pb2+),X位为卤素阴离子,如C1-、Br、I-等.这种材料在400～750nm波段有很强的吸收,结晶所需温度低,具有双极性半导体材料以及高的电荷载流子迁移率等优点.

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