上海技物所宋玉欣/陈晓双/魏璐Small:单光探测器中神经控制增益压缩的自适应红外视觉【研究背景】在漫长的生物进化过程中,人类视觉系统演化出了一套精妙的自适应机制。通过瞳孔大小的动态调节与视网膜感光细胞的反馈回路,人眼能够在从昏暗星光到刺眼阳光的巨大光强跨度中,始终保持对环境的清晰感知。然而,生物视觉存在天然的物理局限:我们无法感知红外波段,且对光的偏振状态不敏感。在自主感知、边缘智能以及复杂环境探测等前沿领域,突破这些生物视觉的生理限制已成为迫切需求。现有的红外图像传感器在应对复杂光照环境时,往往依赖于系统级的补偿手段,如机械光圈调节、模拟增益控制(AGC)以及复杂的数字后处理算法。这些传统 ...
上海技物所卢伟/李冠海/陈晓双Nat Commun:基于光谱极性反转的室温高灵敏度红外光电探测新策略【研究背景】红外光电探测技术在夜视侦察、空间遥感、环境监测以及生物医疗等诸多领域发挥着重要作用。然而,在室温条件下实现高灵敏度的红外探测,长期以来一直面临着宽带热辐射(即黑体辐射)带来的严峻挑战。在典型的环境温度下,环境中的物体无时无刻不在向外发射红外光子,这些背景光子不仅会引入随机的光子涨落(即光子散粒噪声),此外,它们会在探测器中产生确定性的平均光电流偏移。传统的红外探测器在设计时遵循一个核心假设:所有能量高于材料带隙的光子,均以相同的极性参与电信号的读取。这种单极性、宽带光谱积分的特性,导 ...
上海技物所陈小双/余飞龙等:基于光致发光调制的电压可寻址光学PUF新突破【研究背景】随着互联化与分布式电子系统的快速扩展,硬件级安全认证已成为保障信息安全的核心防线。然而,传统加密系统正面临量子计算(如肖尔算法)带来的严峻威胁,亟需发展新型物理层安全技术。物理不可克隆函数(PUF)利用微结构固有的随机性生成不可复制的响应,在身份认证和防伪领域展现出巨大潜力。然而,传统PUF技术在实际应用中仍面临两大瓶颈:一是静态密钥空间一旦被破解便失去安全性;二是可重构性有限,难以应对动态变化的安全需求。近期,尽管有研究尝试采用相变介质或结晶诱导等机制实现随挑战变化的读出,但这些方法往往涉及不可逆的材料变化或 ...
上海技物所余飞龙/陈晓双/魏璐:局部能带轮廓控制实现单探测器多峰光谱重建【研究背景】紧凑型光谱分析技术在便携式传感、集成光子学以及芯片内材料表征等领域发挥着至关重要的作用。近年来,单探测器计算光谱仪通过绕过传统的色散或干涉光学元件,实现了器件微型化。然而,该技术在迈向实用化的过程中面临着根本性的物理挑战:随着波长变化,偏置依赖的响应曲线往往呈现平滑且非正交的演变,导致响应矩阵的有效秩降低、条件数较差。这种物理层面的局限,使得多峰或密集分布光谱的重建对噪声及器件缺陷较为敏感。尽管现有的反演算法不断迭代,但多集中于单峰识别或少数多峰场景,其复杂度的可扩展性仍未得到深入探索。因此,如何在器件物理层面 ...
激光生成锡等离子体在 EUV 光刻中的多诊断特性研究一. 引言13.5 纳米波长的极紫外(EUV)光刻技术是半导体制造“亚 7 纳米”工艺节点核心技术,激光产生的锡(Sn)等离子体是主要光子源。从深紫外向 EUV 波段过渡催生了对更优 EUV 光子源的需求。EUV 光源开发关键挑战是zui大化光谱纯度和转换效率。优化需精确控制等离子体参数,这些参数决定 EUV 发射率和光学深度。zui终 EUV 输出还取决于不透明度,控制锡离子电荷态分布对光谱纯度至关重要,精确测量这些参数对验证辐射流体力学代码也很重要。本文介绍了“SparkLight”实验平台,用1064nm Nd:YAG激光器照射镀锡导线 ...
光子晶体光纤宽光谱衰减的高精度测量研究摘要:本研究采用Bentham DTMC300三光栅双单色仪,结合截断法对光子晶体光纤(300–2700 nm)与空芯光子晶体光纤(2000–4000 nm)的光谱衰减进行了系统测量。通过全自动光栅控制、电动狭缝调节与探测器选择,实现了300–5000 nm范围内恒定带宽的高稳定性测量。系统中红外波段采用低温冷却InSb探测器,即使在低信号条件下仍保持高信噪比,从而实现了对两类光纤衰减特性的精确表征,为中红外光纤设计与应用提供了可靠的实验依据。在采用 Bentham DTMC300 三光栅双单色仪,配备电动狭缝和光纤连接器输入,通过截断法测量 PCF (3 ...
一张照片,全幅清晰!看AI超景深显微镜如何征服“凹凸不平”的考古文物三维微观结构近年来,超景深显微镜在科技考古与文物保护领域的应用越来越广泛,下文给出几个使用案例。一、为什么观察文物需要超景深显微镜?普通光学显微镜景深小,适合观察“薄而平”的样本,而文物往往“厚、大、凹凸不平、脆弱”,需要景深大的超景深3D数码显微镜才能在同一时间看清不同高度的表面。超景深显微镜的原理是:通过成像系统在z轴扫描、CCD成像,捕捉样品上每个进入焦点的不同区域的图像,再利用3D合成重建算法,获得高分辨率,大景深的全幅对焦的三维图像。对于面积大的样品,可进行图像2D拼接和3D拼接,这样就能在显示器上清晰观察到放大的样 ...
应用探究 | 量子计算DOPA 产生压缩态:选 PPLN 还是 PPKTP?背景在量子技术中,压缩态(squeezed state)作为一种关键的连续变量量子态,已成为突破经典物理极限、提升系统性能的重要资源。如在量子精密测量中用于引力波探测,在量子通信中作为连续变量量子密钥分发(CV-QKD)的核心资源,在量子计算中,压缩态则是实现高斯玻色采样(GBS)的关键资源态。光学参量振荡(OPO)和放大(OPA)常用于产生压缩态,这通常是由非线性晶体实现的,如周期极化铌酸锂PPLN和周期极化磷酸氧钛钾PPKTP。周期极化晶体可以利用更长的相互作用长度和更大非线性系数。山西大学张宽收教授课题组分别使用 ...
啁啾体布拉格光栅(CBG):超精细量子位控制技术中的新方案随着量子计算、量子模拟和精密测量等领域的快速发展,高保真度的量子位操作成为实现大规模量子信息处理的关键。超精细原子态作为量子比特的编码载体,因其长相干时间和可控性而备受青睐。然而,传统的量子位驱动方法(如微波直接驱动或双激光Raman过渡)在扩展性和稳定性上面临挑战。近年来,啁啾体布拉格光栅(Chirped Bragg Grating, CBG)作为一种新型色散光学元件,通过高效地将相位调制转换为幅度调制,为超精细量子位的Raman驱动提供了革命性的解决方案。本文基于前沿研究论文(文章1-《Dispersive optical syst ...
锁相相机在单粒子超快光谱上的应用前言锁相相机在单粒子超快光谱研究中展现出显著优势,主要包括以下方面:1.光谱检测的多路复用能力:锁相相机的像素阵列设计使其能够在单次测量中同步采集多个波长的瞬态信号,无需像单元件光电二极管那样逐波长进行连续测量。2.同步捕捉多动态过程:凭借其光谱检测的多路复用能力,锁相相机能够同步捕捉单个纳米颗粒在超快激光激发后的多种动态过程。3.高灵敏度检测:虽然锁相相机的灵敏度略低于单元件光电二极管,但已足够记录高质量的光谱分辨泵浦-探测测量数据。4.实现时间分辨瞬态光谱的单次测量:将锁相相机集成到时间分辨瞬态透射显微镜中,实现了对单个金纳米盘瞬态透射光谱的单次测量。这种单 ...
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