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最小的纳米线光谱仪

Review on partially coherent vortex beams

Jianji DONG

摘要：剑桥大学的Yang Z等人设计并制作了一种超小型显微光谱仪，能够在可见光范围内进行精确的计算光谱重建，研究成果发表在Science, 2019, 365(6457): 1017–1020。这项工作将为许多小型光谱仪的应用创造新的机遇。

Cite this article: Jianji DONG. The smallest nanowire spectrometers[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 341 -341

激光写入三维非线性光子晶体

Laser-written three dimensional nonlinear photonic crystals

Feng CHEN

摘要：Wei等人提出了一种利用飞秒激光的域结构工程在LiNbO3晶体中制备三维非线性光子晶体的新技术，研究成果发表在Nature Photonics, 2018, 12(10): 596–600，这项工作展示了飞秒激光三维写入技术在材料加工中的优势，为搭建奇妙的非线性光学平台，在三维结构中控制电磁波的非线性相互作用铺平了道路。

Cite this article: Feng CHEN. Laser-written three dimensional nonlinear photonic crystals[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 342 -343

RESEARCH ARTICLE

面向可印刷介观钙钛矿太阳电池，用于制备高产量二氧化钛薄膜的丝网印刷过程控制（封面文章）

Screen printing process control for coating high throughput titanium dioxide films toward printable mesoscopic perovskite solar cells

Zhining WAN, Mi XU, Zhengyang FU, Da LI, Anyi MEI, Yue HU, Yaoguang RONG, Hongwei HAN

摘要：丝网印刷技术已广泛应用于传统硅太阳电池和新兴光伏电池的制造，如染料敏化太阳能电池（DSSCs）和钙钛矿太阳能电池（PSCs）。特别是，我们开发了一种基于TiO₂/ZrO₂/碳三层支架的可印刷介观PSC，支架的沉积完全基于丝网印刷工艺，为低成本光伏器件开辟了可期待的前景。然而，用于制造高效可印刷PSC的TiO2层的最佳厚度远小于丝网印刷薄膜的典型厚度。这里，我们调整了TiO₂薄膜的浆料浓度和印刷参数，并成功地印刷了厚度为500-550nm的TiO₂薄膜。我们研究了薄膜厚度与浆料固含量和粘度、印刷速度和压力，以及温度等印刷参数的关系。此外，还研究了TiO₂薄膜边缘具有更大厚度和印刷位置精度的边缘效应。这项工作将极大助力于可印刷介观PSCs的进一步发展。

Cite this article: Zhining WAN, Mi XU, Zhengyang FU, Da LI, Anyi MEI, Yue HU, Yaoguang RONG, Hongwei HAN. Screen printing process control for coating high throughput titanium dioxide films toward printable mesoscopic perovskite solar cells[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 344 -351

高亮度稳定发光的锑掺杂Cs₂SnCl₆

Antimony doped Cs₂SnCl₆ with bright and stable emission

Jinghui LI, Zhifang TAN, Manchen HU, Chao CHEN, Jiajun LUO, Shunran LI, Liang GAO, Zewen XIAO, Guangda NIU, Jiang TANG

摘要：卤化铅钙钛矿具有高的发光效率和窄带发射特性，是一种很有前途的显示和照明材料。然而，铅的毒性和环境敏感性阻碍了它们的潜在应用。本文中，我们设计并合成了一种新型的掺锑无铅无机钙钛矿变体Cs₂SnCl₆:xSb，钙钛矿型Cs₂SnCl₆:xSb展示出宽带的橙红色发光，光致发光量子效率（PLQY）为37%。Cs₂SnCl₆:xSb的光致发光是由Cs₂SnCl₆基质中Sb³⁺的离子发光引起的，这一点通过温度相关的光致发光（PL）和PL延迟测量得到了证实。此外，全无机结构使Cs₂SnCl₆:xSb具有优异的热稳定性和水稳定性。最后，我们将Cs₂SnCl₆:0.59%Sb、Cs₂SnCl₆:2.75%Bi和Ba₂Sr₂SiO₄:Eu²⁺组装到商用紫外LED芯片上，制备了白光LED，其显色指数（CRI）达到81。

Cite this article: Jinghui LI, Zhifang TAN, Manchen HU, Chao CHEN, Jiajun LUO, Shunran LI, Liang GAO, Zewen XIAO, Guangda NIU, Jiang TANG. Antimony doped Cs₂SnCl₆ with bright and stable emission[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 352 -364

反射型一维磁性光子晶体中线偏振光的传输特性

Transmission characteristics of linearly polarized light in reflection-type one-dimensional magnetophotonic crystals

Chunxiang ZENG, Zeqing WANG, Yingmao XIE

摘要：本文采用4×4传输矩阵法研究了线性偏振光在反射型一维磁性光子晶体中的传输特性，设计了反射型一维磁性光子晶体的结构模型，讨论了磁场方向对反射谱和克尔旋转角的调控特性，分析了外加磁场方向和强度对反射谱和克尔旋转角的影响。结果表明，磁光材料介电常数中的非对角元素随外加磁场与光路夹角φ的变化而变化，随夹角φ的增大，磁光材料的反射率和克尔转角减小；随着外加磁场强度的增加，反射率和克尔旋转角增大；通过调节角度φ和外加磁场的强度，克尔旋转角可以调整到45度。并且通过设计合适的结构可以得到更平坦的反射光谱。

Cite this article: Chunxiang ZENG, Zeqing WANG, Yingmao XIE. Transmission characteristics of linearly polarized light in reflection-type one-dimensional magnetophotonic crystals[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 365 -371

光子晶体光纤化学传感：硫酸检测

Chemical sensing through photonic crystal fiber: sulfuric acid detection

Etu PODDER, Md. Bellal HOSSAIN, Rayhan Habib JIBON, Abdullah Al-Mamun BULBUL, Himadri Shekhar MONDAL

摘要：本文采用Comsol Multiphysics仿真软件设计并分析了一种用于硫酸传感的光子晶体光纤（PCF）。为了分析传感器的性能，将0%、10%、20%、30%、40%的硫酸溶液分别置于光纤中，研究了0.8μm到1.8μm波长范围内不同溶液下的相对灵敏度、光场限制损耗、双折射、有效面积等。该传感器结构具有较高的相对灵敏度，在x偏振方向1.5μm波长处，对于最高浓度H₂SO₄相对灵敏度约为63.4%。在1μm到1.35μm波长范围内该PCF模型对所有H₂SO₄溶液都表现为零限制损耗，在1.5μm波长下，最高浓度H₂SO₄的限制损耗约为1.422×10^-17 dB/km。此外，当硫酸浓度较低时，双折射较高，在1.5μm波长下，双折射可达7.5×10^-4。在硫酸浓度高时则可以获得更大的传感面积。

Cite this article: Etu PODDER, Md. Bellal HOSSAIN, Rayhan Habib JIBON, Abdullah Al-Mamun BULBUL, Himadri Shekhar MONDAL. Chemical sensing through photonic crystal fiber: sulfuric acid detection[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 372 -381

基于临界态多量子阱电吸收调制器光频梳的超平坦宽带微波频率梳的产生

Ultra-flat broadband microwave frequency comb generation based on optical frequency comb with a multiple-quantum-well electro-absorption modulator in critical state

Cong SHEN, Peili LI, Xinyuan ZHU, Yuanfang ZHANG, Yaqiao HAN

摘要：本文提出了一种基于临界态多量子阱电吸收调制器（MQW-EAM）光频梳（OFC）的超平坦宽带微波频率梳（MFC）产生方法。该方案简单且易于调整。我们利用optisystem软件研究了该MFC生成方案的性能，结果表明，通过改变射频信号的频率，MFC的梳间距可以在5～20Ghz的范围内调节，且MFC与可调谐半导体激光器的线宽几乎无关。通过适当提高射频电压、掺铒光纤放大器（EDFA）的小信号增益和光电探测器的响应度，可以改善MFC的性能。仿真参数下该方案产生的MFC有效带宽为300Ghz，有15条梳状线，功率变化为0.02dB。

Cite this article: Cong SHEN, Peili LI, Xinyuan ZHU, Yuanfang ZHANG, Yaqiao HAN. Ultra-flat broadband microwave frequency comb generation based on optical frequency comb with a multiple-quantum-well electro-absorption modulator in critical state[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 382 -391

掺Tb³⁺铝硼硅酸盐玻璃中的近红外碳注入波导

Near-infrared carbon-implanted waveguides in Tb³⁺-doped aluminum borosilicate glasses

Yue WANG, Jiaxin ZHAO, Qifeng ZHU, Jianping SHEN, Zhongyue WANG, Haitao GUO, Chunxiao LIU

摘要：离子注入在光波导器件的制备中发挥了独特的作用。掺Tb³⁺硼硅酸铝（TDAB）玻璃是一种重要的磁光材料。本文采用（5.5+6.0）MeV，剂量为（4.0+8.0）×10¹³个离子的C³⁺离子注入在TDAB玻璃中制备了近红外波导。采用棱镜耦合系统记录了TDAB玻璃波导中的传播模式，并采用FD-BPM方法模拟了TDAB玻璃波导的波导特性。TDAB玻璃波导在1.539μm波长处允许单模传输，可以作为将来波导隔离器的一个可能选择。

Cite this article: Yue WANG, Jiaxin ZHAO, Qifeng ZHU, Jianping SHEN, Zhongyue WANG, Haitao GUO, Chunxiao LIU. Near-infrared carbon-implanted waveguides in Tb³⁺-doped aluminum borosilicate glasses[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 392 -396

大数值孔径光学系统中的类Airy场

Airy-like field under high numerical aperture optical system

Yong LIU, Zhifeng ZHANG, Cuifang KUANG

摘要：本文采用矢量衍射理论研究了三次相位调制下入射光束的紧聚焦场，给出了不同的三次相位调制指数和入射光偏振态下的聚焦场，结果表明，在大数值孔径（NA）光学系统中，三次相位调制可以产生类Airy场，对于空间均匀偏振，光强分布和主瓣长度取决于调制指数，而对于空间非均匀偏振，类Airy场受偏振状态的影响。本文的结果有助于在光学操纵、光学成像和表面等离子体控制中构造新的光场。

Cite this article: Yong LIU, Zhifeng ZHANG, Cuifang KUANG. Airy-like field under high numerical aperture optical system[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 397 -404

水下光传播的实验与仿真评估

Experimental and simulation assessments of underwater light propagation

Fatah ALMABOUADA, Manuel Adler ABREU, João M. P. COELHO, Kamal Eddine AIADI

摘要：本文通过实验和仿真研究了光在几种水中的传播。ZEMAX光线追迹软件可以模拟光在水中的传播，并通过再现真实的传播条件来观察接收器的响应。水下环境是由一根长1.2米、直径20厘米、一侧装有玻璃窗的水管重现的。使用含砂量不同的自来水，可以得到三种衰减系数不同的水（0.133 m^-1、0.343 m^-1、0.580m^-1）。采用能量为4.3mJ、脉冲宽度为20ns的倍频Nd:YAG激光，对三种水的光传输特性进行了实验研究，并将模拟结果与实验结果进行了比较。

Cite this article: Fatah ALMABOUADA, Manuel Adler ABREU, João M. P. COELHO, Kamal Eddine AIADI. Experimental and simulation assessments of underwater light propagation[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 405 -412

基于Fourier-Mellin变换视觉跟踪的机器人视觉导航

Robot visual guide with Fourier-Mellin based visual tracking

Chao PENG, Danhua CAO, Yubin WU, Qun YANG

摘要：机器人视觉导航是工业自动化的一个重要研究领域，基于图像的目标姿态估计是其中最具挑战性的问题之一。本文针对目标姿态估计问题，提出了一种基于双目立体视觉的解决方案。为了提高姿态估计的鲁棒性和速度，我们提出了一种基于Fourier-Mellin变换的视觉跟踪算法来提取目标区域。我们在OTB-50基准上对所提出的跟踪算法进行了评估，结果表明，该算法优于其他的轻量级跟踪算法，特别是当目标旋转或缩放时。实验结果表明，改进后的姿态估计方法可以达到1.84mm的定位精度和7FPS的速度。此外，该方法对光照变化具有很强的鲁棒性，在250lux-700lux范围内均能很好地工作。

Cite this article: Chao PENG, Danhua CAO, Yubin WU, Qun YANG. Robot visual guide with Fourier-Mellin based visual tracking[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 413 -421

提高EPON睡眠计数的启发式轮询序列

Heuristic polling sequence to enhance sleep count of EPON

Bhargav Ram RAYAPATI, Nakkeeran RANGASWAMY

摘要：为了创造绿色环境，节能成为下一代无源光网络（PON）的需求之一。通过增加光网络单元（ONU）的睡眠次数，可以降低传统以太网无源光网络（EPON）的功耗。本文提出通过引入先进先出（first-In-last-out，FILO）的轮询序列取代固定的轮询序列中来增加进入睡眠模式的ONU的数量（睡眠计数）。在固定的轮询序列中，光线路终端（OLT）根据ONU的总负载向ONU分配空闲时间，这导致当空闲时间不满足睡眠模式的唤醒时间阈值时，ONU将被置于打盹/活动模式，从而消耗更多的功率。而在FILO轮询序列中，当前周期中第一个被轮询的ONU被设置为在下一个周期中最后一个被轮询。轮询以这种方式继续，这一安排使得延迟轮询ONU的空闲时间增加，因此有助于降低功耗。此外，我们还提出了一种改进的负载自适应序列排列（MLASA）方法，将ONU分为睡眠ONU和打盹ONU。我们采用垂直腔面发射激光器（VCSEL）ONU对FILO轮询序列进行了数值模拟，与传统的固定轮询序列相比，功耗降低了15.5 W，节能性能提高了20%。与提出的FILO算法和现有LASA方法相比，MLASA方法可以在最小延迟时获得更低的功耗。

Cite this article: Bhargav Ram RAYAPATI, Nakkeeran RANGASWAMY. Heuristic polling sequence to enhance sleep count of EPON[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 422 -432

光网络中改进的离线多目标路由与波长分配

Improved offline multi-objective routing and wavelength assignment in optical networks

Harpreet KAUR, Munish RATTAN

摘要：光网络是下一代高速应用的支柱。这些应用需要非常高的带宽，可以利用波分复用（WDM）技术加以实现。设置光路以满足流量需求本质即为路由和波长分配（RWA）问题，根据流量模式的类型，它可以分为离线和在线RWA。本文提出了一种同时考虑多个目标的离线（静态）路由和波长分配的有效解决方案。首先，我们采用了花授粉（FP）算法，然后利用并行混合技术和智能水滴算法（FPIWD）进行了扩展，并进一步将FPIWD与模拟退火算法（SA）并行混合，提出了一种并行混合算法FPIWDSA。大量仿真结果表明，与FP算法相比FPIWD算法具有优越性，在波长和负载方面的阻塞率方面，FPIWDSA算法比FP和FPIWD算法更为有利。

Cite this article: Harpreet KAUR, Munish RATTAN. Improved offline multi-objective routing and wavelength assignment in optical networks[J]. Frontiers of Optoelectronics, 2019, 12(4): 433 -444