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　　谈球吧体育傅里叶叠层成像（FPM）是近年提出的一个可以获得大视场、高分辨率图像的测量方法。FPM的装置类似光学显微镜，只是将光源替换成一个LED阵列，通过按特定顺序点亮单个LED照明时在相机端获得一系列低分辨率（LR）图像，由于不同低分辨率图对应着样本频谱中的特定子区域，故可以通过优化算法在频域中将低分辨率图片的信息进行融合，获得超出系统物镜极限分辨率并保留其原有视场的高分辨率振幅和相位图片。

　　用于FPM的传统算法（如GS、AS）通常将系统的传递函数默认成相干传递函数（CTF），即认为系统的成像过程为相干成像。然而由于LED光源的部分相干性以及系统中的像差使得简单的采用CTF作为传递函数将影响算法的收敛性和鲁棒性，导致其出现收敛错误，使重建高分辨率图片的质量偏低，这种错误在像差较大的边缘视场处尤为明显。

　　为了解决该问题，长春光机所应用光学国家重点实验室液晶光学课题组提出了基于神经网络结构的恢复算法（FINN-P），并将光瞳函数的恢复过程嵌入其中。该算法可以正确的恢复出系统的光瞳函数并以此对高分辨率图进行重建，提升了算法的鲁棒性，降低了光源的相干性以及系统像差对重建结果带来的影响，并成功地解决了传统算法在视场边缘处会出现收敛错误的问题。

　　非线性光学晶体是一类重要的光电功能晶体。它通过倍频、和频、差频、光参量放大和多光子吸收等非线性过程可以对激光进行调制和操纵。这类晶体被广泛应用于激光频率转换、四波混频、光束转向、图像放大、光信息处理、光存储、光纤通讯、水下通讯等研究领域。

　　亚硒酸盐化合物因含有活性孤对电子的Se4＋，在外光电场作用下容易诱导出强的极化，从而产生大的非线性光学效应，因而在二阶非线性光学材料探索中有着重要的研究价值。长期以来，增强亚硒酸盐非线性光学材料的非线性光学效应主要是通过引入具有二阶姜－泰勒效应的d0过渡金属阳离子（如Ti4＋，Nb5＋，V5＋，Mo6＋等）等手段来实现的。然而，缺憾是当引入d0过渡金属阳离子增强光学效应的同时，通常会显著地减小材料的带隙值，并伴随着较差的抗激光损伤性能。

　　中科院理化所晶体中心林哲帅研究组在亚硒酸盐材料体系中，提出异价取代调控能带结构的分子设计策略，发现并合成了一例在可相位匹配的亚硒酸盐非线性光学材料中具有最宽带隙的新型材料Pb2GaF2（SeO3）2Cl。

　　通过移除过渡金属、引入主族元素和高电负性的氟元素，Pb2GaF2（SeO3）2Cl的带隙扩宽至4.32eV，且抗激光损伤阈值是现有同构材料的三倍，提高至120MW/cm2。

　　此外，Pb2GaF2（SeO3）2Cl还表现出了较强的非线性光学响应，其倍频信号强度是同等粒径下KDP样品的4.5倍，在未来的高功率激光倍频领域有潜在的应用价值。

　　论文第一作者为理化所2014级直博生尤丰光和梁飞，通讯作者为林哲帅和胡章贵。

　　该研究工作得到国家自然科学基金委、中科院海西创新研究院（FJCXY18010201）以及中科院青年创新促进会的大力支持。

　　上海光机所量子光学重点实验室与加州理工学院教授汪立宏合作，揭示了光学记忆效应本质就是空间平移不变性，从微观过程描述了不同散射成分对记忆效应的贡献。相关论文发表在［Photonics Research 7， 1323 （2019）］。

　　透过散射介质成像是从生物医学到大气光学广泛研究的课题，而散斑自相关成像因其简单、快速、无损等特性而备受关注。散斑自相关成像的前提是光学记忆效应，记忆效应的范围决定了成像的视场。扩大成像视场是散斑自相关成像亟待解决的问题。

　　该研究中，研究人员首先从光经过随机相位屏和光阑传播的对比中发现散斑平移不变性，即记忆效应实际上是高阶的空间平移不变性。进而建立双层随机相位屏模型，推导得出记忆效应范围更为准确的公式，通过空间功率谱把体散射介质和随机相位屏联系起来，定量描述了散射系数、散射次数、介质厚度、各项异性因子对记忆效应范围的影响，并从微观分析了不同散射成分的记忆效应范围。

　　该项研究提供了有关记忆效应的全新物理图像，并基于此图像构建了新型散射介质模型，可以模拟光在散射介质中的相干传播，为扩大散斑自相关成像视场提供了理论基础，也为透过散射介质光学成像提供了有力工具。

　　大视场是望远镜、显微镜、激光雷达、扫描天线等应用的重要发展趋势，但传统透镜／天线的视场／扫描范围受限于对称性设计，通常采用多个镜片／天线组合来增大视场／扫描范围，导致体积重量大、系统复杂。

　　该技术通过利用双层超表面的近场耦合同时激发横向和纵向悬链线电磁场，实现视场范围超过±60°的平面超透镜天线GHz。得益于悬链线电磁场对入射角不敏感的特性，该天线成功将焦平面内辐射源的平移对称性转换为高方向辐射的旋转对称性，实现120°角度范围的波束扫描。

　　该平面超透镜天线％以上，而厚度仅为工作波长的八分之一左右，为波束扫描系统的高度集成化提供了新的技术途径。

　　中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室研究员王俊课题组在二维纳米材料非线性光学特性研究方面取得多项进展。

　　研究小组（中科院国际访问学者Ivan Kislyakov等）系统研究了石墨烯纳米片在NMP和水溶液中的受激布里渊散射行为及其能量特性。

　　研究发现，低浓度的石墨烯悬浮液由于没有显著的吸收而产生强的受激布里渊散射淬灭效应，并且受激布里渊散射阈值与石墨烯吸收系数之间存在线性依赖关系。

　　通过理论计算，验证了受激布里渊散射淬灭过程中不同热动力学、电光和声光参数对布里渊增益因子的影响。在碳气泡形成过程中，气泡的浓度和压缩系数会发生变化，并且会决定受激布里渊散射行为；估算出了有效气泡尺寸，并且可结合声波吸收实验研究纳秒时间尺度的气泡特性谈球吧体育。这些研究成果在某些情况下可用于抑制受激布里渊散射产生，如激光技术、光通信网络等。相关研究成果已发表在Optics Express上。

　　研究小组系统研究了六方氮化硼（hBN）纳米片悬浮液的受激布里渊散射和双光子吸收特性，测量了在532nm激光作用下的双光子吸收截面σ2PA和布里渊增益系数gB。发现在hBN浓度较低时表现出明显的受激布里渊散射淬灭效应，这与石墨烯悬浮液的结论一致；并且，双光子吸收截面非常大，因此BN纳米片能够吸收足够的能量来加热到熔化温度。

　　BN中受激布里渊散射猝灭主要是由BN的熔化和纳米片在激光能量高于受激布里渊散射阈值时转变为纳米液滴而引起的声波衰减所致。文中研究的BN分散液，在低强度辐照下具有很高的透明性，因此可将其作为全光滤波器非线性光学复合材料以及具有受激布里渊散射抑制作用的透明材料掺杂剂。BN悬浮液也是研究非线性光学和声光现象的一个有趣的模型系统。相关研究成果已发表在Optics Express上。

　　此外，研究小组还与北京化工大学教授孙振宇课题组通过液相玻璃技术，合作研制了大量高品质碘化铅（PbI2）二维纳米片，所得分散液可以在30天内保持良好的稳定性。非线性光学特性研究发现PbI2纳米片在515nm飞秒脉冲和532nm纳秒脉冲下具有饱和吸收（SA）特性，并且在6ns脉冲激发下的SA响应强于在340fs脉冲激发下的SA响应。PbI2纳米片的饱和吸收特性与某些二维钙钛矿、石墨烯、黑磷和二硫化钼材料是可比拟的。

　　并且，PbI2的高稳定性和低不饱和损耗使得其在调Q、锁模激光器、光电探测器和其它超快光电子器件方面有巨大应用前景。该研究成果已经在线发表在ACS Photonics上。

　　非线性光学材料在全固态激光器、医疗、通讯、精密制造、核聚变等领域具有不可替代的作用，通过合理设计合成新型高性能非线性光学材料是该领域的研究热点和难点。

　　引入易产生二阶姜泰勒效应的结构单元，可有效获得非中心对称结构化合物，这一策略广泛用于合成新型的非线性光学材料。

　　这些结构单元包括d0族过渡金属离子（Ti4+、V5+、Nb5+等）、含有孤对电子的阳离子（Pb2+、Sb3+、Bi3+、Se4+、I5+等），以及含有π共轭的体系（硼酸盐类等）。

　　然而，不同元素具有不同性质，在合成制备过程中也存在不同问题和难点。例如，金属碘酸盐通常在温和的酸性条件下制备，而铌在此条件下则非常稳定，这两者之间存在难以互相结合的难题，含铌金属碘酸盐的合成一直是该领域研究的难点。

　　在中科院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等的资助下，中国科学院福建物质结构研究所、结构化学国家重点实验室研究员傅瑞标与安徽工业大学副教授马祖驹合作，系统分析了铌的性质，利用经典的硫酸氧铌化合物无机化学反应，以硫酸根基团为桥梁，将Nb与碘酸根基团结合起来，生长出首例硫酸碘酸氧铌Nb2O3(IO3)2(SO4)非线性光学晶体。

　　实验表明，该晶体具有良好的物化稳定性，在空气中耐热温度高达580℃，激光损伤阈值达20*AgGaS2，而且耐浓硫酸和耐水，具有强的且相位匹配的二阶倍频效应（6*KDP），在0.38-8μm波长范围内具有高透过率，是一种潜在的可应用于可见-红外区的二阶非线性光学晶体。

　　该研究不仅合成了含Nb的碘酸盐，还解决了硫酸盐晶体易溶于水和易潮解的问题。相关成果以Very Important Paper形式发表在《德国应用化学》上，第一作者为联合培养在读硕士生唐宏鑫。

　　中国科学院福建物质结构研究所光电材料化学与物理重点实验室叶宁课题组在氰尿酸盐紫外非线性光学晶体材料研究方面获得进展。

　　非线性光学晶体因其频率转换性能广泛应用于扩展激光光源的频率。而对于紫外波段的激光光源的迫切需求，使得探索新一代性能更加优异的紫外非线性光学晶体成为当前研究的重点和热点。

　　据了解，研究人员以含大π键的（HC3N3O3）2–阴离子基团提供大的非线性光学效应、碱金属提供宽的紫外透过性能为设计理念，从有机共晶合成领域引入滴液研磨法、结合非线性光学领域的粉末倍频测试，以一种绿色环保且高效的方式，成功合成出了一系列具有非线性光学效应的氰尿酸盐化合物ABHC3N3O3·xH2O（AB＝KLi，RbLi，RbNa，CsNa），并进一步以水溶液法得到KLiHC3N3O3·2H2O（KLHCY）厘米级大单晶。

　　KLHCY晶体的一类相位匹配最短波长能达到246 nm，激光损伤阈值达到4.76 GW／cm2，是极具应用前景的新一代紫外非线性光学晶体。

　　中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室微纳光子集成课题组利用单层超透镜（metalens）实现了左、右旋圆偏振光在三维空间的分离聚焦，打破了以往自旋相关光束聚焦的对称性，超越了传统几何光学透镜的光场聚焦能力，对光学成像研究具有重要意义。

　　传统几何光学透镜仅是通过玻璃厚度的变化来调节入射光相位实现聚焦，无法完成矢量光场（如偏振、自旋等）的操控。超透镜是一种二维平面透镜结构，其体积极小，重量轻，易于集成，可实现对入射光振幅、相位、偏振等参量的灵活调控，在超分辨显微成像、全息光学、消色差透镜等方面有重要应用。

　　该研究利用构成超透镜的纳米天线动力学相位与Pancharatnam-Berry几何相位结合的方法，通过巧妙设计超透镜上纳米天线几何结构与空间取向，在单层超透镜上同时实现了左、右旋圆偏振光相位的独立操控，在横向和径向完成了不同自旋态光束的聚焦，提升了超透镜的光束操控及聚焦能力，具有结构紧凑、灵活性强等优点，能够满足光学系统及器件小型化功能多样化的要求。

　　该研究得到中科院战略性先导科技专项（B类)“大规模光子集成芯片”和国家自然科学基金项目的大力资助。相关成果发表在《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）上。

　　美国科学家Arthur Ashkin凭借发明光学镊子获得了2018年诺贝尔物理学奖的一半，而Ashkin激光捕获和操纵微粒是在透明和无散射介质中进行的。当光学系统中有散射介质存在时，成像目标难以在像面清晰呈现，激光也难以聚焦成为一个焦点。目前有多种方法来克服散射的影响，其中最常用的方法是利用光场调控器件和相应的优化算法对经过散射介质后的光场进行调控。

　　遗传算法具有收敛速度快，抗噪声能力强的优势已经被广泛应用于散射介质后的光场聚焦和成像，然而遗传算法在实际应用中依然存在一些问题，比如随着优化的进行，其收敛速度逐渐变慢，噪声对最终聚焦结果影响较大，优化结果受探测器动态范围限制等。近年来，随着相关技术的成熟，已有研究者将波前矫正技术和光学捕获结合，实现利用散射光场对微粒的捕获，但是此类技术在散射介质后产生的聚焦光场质量不高，而且无法实现在散射介质后特定目标点对微粒的捕获，也无法在散射介质后沿特定路径对粒子进行操控，灵活性以及应用场合受到限制。

　　为了实现对经过散射介质后光束的高质量聚焦并将其应用于实际，姚保利研究组提出了一种相间分区域波前校正方法，实现了入射光经过散射介质后单点和多点的重新聚焦。

　　将该方法和光镊技术结合，可以对散射介质后单一粒子和多个粒子的同时捕获，并且可以实现在散射介质后某一平面内沿特定轨迹对微粒的操纵。与传统遗传算法相比，该方法具有收敛速度快、聚焦强度高、对探测器动态范围需求小的优点，大大提高了光经过散射介质后的聚焦效果，不仅可以应用于光学微操纵，而且可以应用于其它相关领域，为散射介质后的物体成像、深层样品荧光显微成像以及散射介质后的光场调控提供了有效手段。

　　姚保利研究员带领的团队多年来一直致力于新型光学成像及光学微操纵新方法、新技术和新仪器的研究和开发，已在PRL、PRA、OL、OE等国际知名期刊上发表了200多篇研究论文，授权多项国家发明专利。研究团队曾获陕西省科学技术一等奖、二等奖，陕西省重点科技创新团队等荣誉称号。2013年在国际上首次提出并实现了基于数字微镜器件（DMD）和LED照明的结构光照明显微成像技术，分辨率达到90nm，该成像设备已成功应用于多项生命科学研究之中。研究团队先后为国内外多所大学研制了多套激光光镊微操纵仪，设备性能稳定可靠，获得了用户的普遍好评。

　　随着全固态激光技术在光通讯、光加工和光存储等领域的发展，深紫外及红外非线性光学晶体材料成为目前国内外的研究热点。

　　金属碘酸盐晶体因具有较强的倍频效应、较宽的透过波段、较高的热稳定性和光学损伤阈值，在非线性光学晶体材料领域占有非常重要的地位。设计非线性光学晶体材料的难点在于如何构筑无心结构及如何增加材料的极化率。

　　此前，中国科学院新疆理化技术研究所新型光电功能材料实验室研究员潘世烈领导团队在含氟硼酸盐、磷酸盐等体系进行了系统研究，设计合成了系列氟硼酸盐、氟磷酸盐非线性光学晶体，开辟了深紫外非线性光学材料设计合成的新思路。

　　近年来，该研究团队基于碘酸盐体系也获得一系列性能优异的非线性光学功能晶体材料。由于氟的电负性比氧强，在碘酸铋体系中引入F原子不仅可以调节晶体结构，而且可扩大带隙，提升材料激光损伤阈值。经过大量的实验，团队首次合成金属碘酸盐氟化物，Bi3OF3（IO3）4。结果表明，该晶体结构中含有孤立的IO3离子基团，具有大的粉末倍频效应（～ 6× KDP），具有较高的激光损伤阈值，约为10×AgGaS2，宽的透射率范围约为（0.3－12μm），为设计新型非线性更新材料碘酸盐提供了一条可行的途径。

　　随后，团队在Cs－I－O－F体系中搜寻，设计合成了一系列性能优异的含氟碘酸盐晶体。该工作中选择了CsIO3作为母体结构，在水热合成条件下引入不同的阴、阳离子单元（F－、H5O2＋和IO2F2－），首次成功制备出CsIO2F2，Cs3（IO2F2）3·H2O，和Cs（IO2F2）2·H5O2晶体，并对结构转变及性能进行了详细分析。其中，非中心对称CsIO3和CsIO2F2具有良好的非线性光学性质，包括大的倍频效应（15×和3×KDP）、宽的带隙（4.2和4.5eV）、宽的透射范围（～0.27－5.5μm）和高的激光损伤阈值（15×和20×AgGaS2）。研究结果提出了一种新的结构设计策略合成新的功能材料，并对大尺寸晶体生长进行了探索研究。

　　该研究团队在稀土碘酸盐化合物中首次引入氟离子，成功合成了首例稀土碘酸盐氟化物Ce（IO3）2F2·H2O。稀土碘酸盐具有非常复杂的结构化学性质，特别是在非线性光学和发光材料方面吸引了研究者的广泛关注。到目前为止，还未发现含氟稀土碘酸盐化合物的相关报道。

　　实验结果表明，Ce（IO3）2F2·H2O是一种结构新颖的新型碘酸盐氟化物，CeO5F4多面体跟孤立的IO3基团相互连接形成一维的无线］，链和链之间是弱的氢键链接。此外，该化合物具有大的非线性光学效应，约为（～ 3× KDP）。

　　中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所先进感知与智能系统研究室在表面等离子共振光学检测领域取得新进展。

　　表面等离子共振技术（Surface Plasmon Resonance， SPR）具有实时、无标记的优越检测特性，被广泛应用于医学、生物学等微观检测领域。

　　棱镜耦合式SPR因结构简单、灵敏度高等优势被广泛使用，不过在现场检测时，该系统检测信号存在温度漂移。通常的解决方案是增加参考通道，但是该方法无法测量不同温度水平的生物学动力常数。

　　针对以上问题，研究人员提出了一般性解决方案：分别建模分析了角度调试和波长调制模式下的温度对其共振偏移的影响。

　　由于色散效应，两种调制模式下的影响既具有相同的趋势，也有不同之处。基于交叉灵敏度矩阵思想，分别提出了双波长检测（Angular－interrogation）和双角度检测（wavelength－interrogation）方法，实现了折射率和温度变化的同时测量。研究人员首次提出分区间线性修正提高精度的检测思想，且进行了概念性验证实验。相比于构建新型微纳检测结构，该方法在工程领域具有较强的可行性，具有广泛的应用前景，得到审稿专家的充分肯定。

　　记者从深圳大学获悉，该大学教授张晗团队联合吉林大学教授崔小强、张立军，澳大利亚蒙纳士大学教授鲍桥梁等研发出一套简单、廉价而且灵敏度高的癌症基因检测光学技术——基于锑烯二维材料的表面等离激元共振超灵敏度检测癌症基因技术。日前，该论文发表在《自然·通讯》上。

　　表面等离激元共振（SPR）光学技术广泛应用于生物和医学检测等领域。然而，现有的表面等离激元共振光学技术在微小核糖核酸（miRNA）等基因的检测方面受到灵敏度低、检测极限不达标等限制。

　　为了让这项技术的灵敏度更高，研究人员还利用金纳米棒的局域表面等离激元共振技术用于放大光学检测信号。实现了简单和准确地检测高表达性癌症基因微小核糖核酸（miRNA）和单链脱氧核糖核酸（DNA）。

　　“这项光学技术有望帮助我们及早诊断出是否患有癌症，从而能够在癌症早期阶段进行及时治疗。”张晗说。

　　《自然·通讯》表示，通过系统研究，一方面该团队为表面等离激元共振（SPR）光学技术在癌症诊断领域的应用提供了新的思路；另一方面通过开发这种新型光学基因检测的方法，有望实现针对不同癌症的早发现、早治疗，最终可以极大地降低癌症患者的死亡率。该研究成果基于表面等离激元共振（SPR）光学技术在生物医学上所具备的优势，结合先进二维材料，交叉协调创新，有望通过光学技术的不断创新为癌症患者的早期诊断提供新的思路和视野。

　　国际首个三维光学拓扑绝缘体研制成功，三维拓扑绝缘体从费米子体系扩展到了玻色子体系，有望大幅度提高光子在波导中的传输效率，相关成果发布在《自然》上。

　　这项研究由浙江大学教授陈红胜课题组和新加坡南洋理工大学教授Baile Zhang、Yidong Chong课题组合作完成，浙江大学信息与电子工程学院博士杨怡豪为论文第一作者，陈红胜、Baile Zhang、Zhen Gao为共同通讯作者。

　　拓扑绝缘体介于导体和绝缘体之间，其内部表现为绝缘体，而材料表面表现为导体。其表面电流源于材料内部电子能带的拓扑特性，能够对缺陷、拐角、无序等“免疫”，故而实现电子的高效运输。为何科学家锲而不舍地研究三维光学拓扑绝缘体呢？这是因为光学拓扑绝缘体的实验研究局限于二维空间。在二维光学拓扑绝缘体中，表面波传播时只有一维单向的拓扑边界态，而表面波在三维光学拓扑绝缘体中传播时，其拓扑表面态表现为二维无质量狄拉克费米子。

　　杨怡豪告诉《中国科学报》记者，他本人对拓扑光学一直很有兴趣。两年前，杨怡豪关注到三维光学拓扑绝缘体的设计理论，但是其参数十分苛刻，很难实现。而杨怡豪对于如何加工结构和测量有着较深的认识，设计材料结构正是他所擅长的。基于这些优势，杨怡豪同团队一起成功设计出三维光学拓扑绝缘体，并突破了实验上的技术难点，完成了测量。

　　据悉，国际联合研究团队通过联合攻关，首次实验实现了具有宽频带拓扑能隙的三维光学拓扑绝缘体。在这一研究过程中，杨怡豪博士巧妙地设计提出了一种由多个开口谐振器构成的电磁单元结构，该电磁单元结构具有很强的电磁双各向异性特性，这是实现宽频带三维光学拓扑绝缘体并使实验得以成功验证的关键。

　　三维光学拓扑绝缘体的设计过程并非一帆风顺。但杨怡豪凭借团队在新型人工异向介质材料上雄厚的研究基础，经过十几个版本迭代，历时数月设计出了电磁双各向异性介质单元。

　　三维拓扑绝缘体的本质特征在于材料体内具有三维能隙，而材料表面具有二维狄拉克锥形式的能带。

　　此前科学家们验证电子拓扑绝缘体需要购买高昂的检测设备。此次国际联合团队根据光子或电磁波的特性搭建电磁波三维扫场平台，进行了实验测试。他们通过对三维光学拓扑绝缘体内部及表面电磁场分布成像，提取电磁波模式的色散特征。该研究团队在实验中成功观测到该材料的三维能隙，以及具有二维狄拉克锥形式的表面态——这些正是三维光学拓扑绝缘体的关键特征。

　　由于表面光子受到拓扑保护，该三维光学拓扑绝缘体可以用来构建光子“高速公路”，让光子在传输过程中，不被杂质、缺陷或者拐角影响，或者说，使各类缺陷“隐身”。为验证上述理论，该研究团队通过对三维曲面上表面态的成像，实验验证了表面波在界面传播时能够无障碍地绕过Z型拐角。这一现象表明，对表面波来说，这些拐角就像被“隐形”不可见一样，而能够绕过拐角实现高效传播正是受益于三维光学拓扑绝缘体的拓扑保护特性。

　　这项研究实现的三维光学拓扑绝缘体，或可适用于三维拓扑光学集成电路、拓扑波导、光学延迟线、拓扑激光器以及其他表面波电磁调控器件中。该研究将三维拓扑绝缘体从费米子体系扩展到了玻色子体系，有望启发其它波色子系统（如声子及冷原子等）中三维拓扑绝缘体地实验实现，对拓展三维拓扑态体系具有重要意义。

　　《自然》杂志匿名评审专家评价该项研究工作时指出，实验实现三维光学拓扑绝缘体十分重要，将推动该新兴领域的发展。