PhotoniX | 2021年度高下载论文
2024-01-19
1740核心提示：PhotoniX | 2021年度高下载论文
PhotoniX 属同行评议、开放获取（OA）高影响力国际期刊。由中国光学工程学会、上海理工大学和西湖大学共同主办，由Springer Nature集团出版。PhotoniX 主要报道国内外光学与光子学技术与信息、能源、材料、生命、精密制造、纳米、光电子器件、微纳米电子等学科交叉融合发展带来的颠覆性科研成果和最新的工程应用进展。以展现具有前沿性、多学科交叉和衍生性特点的技术为核心，成为推动国际前沿“使能技术”的平台。
PhotoniX 2020年3月创刊，目前共上线44篇论文。截至2021年12月底，下载共计超过11万次，被引超过440次。仅上线1年9个月PhotoniX 已正式被Science Citation Index Expanded (SCIE) 收录！
近期编辑整理了PhotoniX 2021年度论文Top 10 Downloads，内容涉及光学神经网络、人工智能赋能的纳米光学设计、超构光学、计算光学、硅光子学、有机光波导器件、智能计算光学显微镜、光谱精确测量等，集中展现光学与多种前沿学科交叉融合最新成果。重磅推出，不容错过！
Research progress in optical neural networks: theory, applications and developments
光学神经网络研究进展：理论，应用与发展
刘佳，吴秋昊，隋修宝*，陈钱，顾国华，王利平，李升才
PhotoniX2, 5 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00026-0
本综述聚焦于神经网络与光电子技术结合在光学领域的实现，包括线性操作、非线性激活的理论和光学实现途径、以及特色训练方式。说明了光学神经网络的独特优势，对光学神经网络技术的发展趋势和面临的挑战作出了展望。
Intelligent designs in nanophotonics: from optimization towards inverse creation
人工智能赋能的纳米光学设计：从被动优化到逆向创造
PhotoniX 2, 22 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00044-y
本文简要介绍了传统优化方法和深度学习方法两大算法的工作原理，系统总结了算法辅助设计在超表面透镜、超表面光栅、微纳分光镜，片上耦合器、光学干涉单元、光学衍射神经网络等诸多光学微纳器件中的应用与进展。最后，进一步讨论了算法应用场景、纳米结构数据采集困境和算法基准测试等问题。特别总结了用于光学纳米结构设计的开源代码包，供广大师生参考、使用。
图1 光学超原子的光谱调制。蓝色箭头代表正向设计顺序，橙色箭头表示逆向设计逻辑。左：四种典型的光学超原子结构。中：经典优化算法与深度学习模型。右：从原始光谱到目标响应光谱的调制。
Nonlinear meta-optics towards applications
面向特定应用的非线性超构光学
PhotoniX 2, 3 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00025-1
本综述聚焦于超构结构在几类特定非线性光学领域的应用，包括电场诱导的二次谐波产生、纠缠光子对产生、太赫兹产生、超快全光调制和高次谐波产生。
图2 超构光学在非线性光学应用中的潜在优势以及提高超构光学器件的非线性转换效率的可能方案。
The challenges of modern computing and new opportunities for optics
现代计算与光学的跨界机遇
PhotoniX 2, 20 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00042-0
本文从传统计算的著名摩尔定律发展切入，概述当下后摩尔时代遇到的困境，引出当前光计算研究的立意点，然后从矢量/矩阵操作、光学蓄水池计算、光伊辛机三个方向回顾了当前光计算的最新进展。
Subwavelength silicon photonics for on-chip mode-manipulation
面向片上模式调控的亚波长硅光子学研究
PhotoniX 2, 11 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00032-2
本文总结和分析了亚波长结构及其在模式等效折射率、场分布、色散及双折射等方面的有效调控及应用，主要包括基模及高阶模两方面。
Optical waveguides based on one-dimensional organic crystals
基于一维有机晶体的光波导
PhotoniX 1, 11 (2020). https://doi.org/10.1186/s43074-020-00012-y
本论文从光波导的性质及其在光子学器件中的应用等方面，详细介绍了近年来基于固体、柔性、空心、均匀掺杂、核壳、枝杈和嵌段结构的一维有机微纳晶体光波导研究进展，并对一维有机微纳晶体光波导在集成光子学中的发展与应用进行展望。
Smart computational light microscopes (SCLMs) of smart computational imaging laboratory (SCILab)
智能计算光学显微镜
范瑶，李加基，卢林芃，孙佳嵩，胡岩，张佳琳，李卓识，沈茜，王博文，张润南，陈钱，左超*
PhotoniX 2, 19 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00040-2
南京理工大学的智能计算成像实验室致力于研发新一代计算成像与传感技术，在国家重大需求牵引及重点项目支持下开展新型光学成像的机理探索、工程实践以及先进仪器的研制工作，并开拓其在光学显微、光学计量、生命科学、生物医药、智能制造、遥感监测以及军事国防领域的前沿应用。实验室研制出四台基于计算成像原理的“智能计算光学显微镜，本文从基本原理与工程实现的角度对这四台智能计算光学显微镜进行了全方位的介绍与剖析，并展示了它们在生物医学成像与工业测量方面的典型应用。
图1 与传统光学显微成像技术“先成像，后处理”的成像方式截然不同，计算光学显微成像前端成像元件与后端数据处理二者相辅相成，构成一种“混合光学—数字计算成像系统”。
Vacuum-ultraviolet photodetectors
真空紫外光电探测器
PhotoniX 1, 22 (2020). https://doi.org/10.1186/s43074-020-00022-w
本综述系统地介绍了不同工作机理的超宽禁带半导体基无滤波真空紫外探测器的品质因数、性能评估方法和研究进展。
图1 基于超宽禁带半导体的光电探测器比较。右图列举了一些具有代表性的研究成果。
Universal orbital angular momentum spectrum analyzer for beams
通用光束轨道角动量谱分析技术
付时尧，翟焱望，张建强，刘雪婷，宋睿，周恒，高春清*
PhotoniX 1, 19 (2020). https://doi.org/10.1186/s43074-020-00019-5
本文介绍了一种基于干涉的光束轨道角动量（OAM）谱测量技术，即引入参考高斯光束与待测光束干涉，通过面阵探测器测量干涉场、待测光束和参考光束的强度分布，而后经过图像处理分析得到待测光束的OAM谱。由于该技术测量OAM谱的原理基于光束OAM谱的经典定义式——螺旋谐波展开，因此该技术适应于对任意光场分布的光束的OAM谱精确测量。
图1 利用本工作的OAM谱干涉测量技术测量单环单一模式涡旋光束OAM谱的仿真结果与实验结果。
图2 利用本工作的OAM谱干涉测量技术测量多环多模混合涡旋光束OAM谱的仿真结果与实验结果。
Deep learning wavefront sensing and aberration correction in atmospheric turbulence
基于深度学习的大气湍流波前传感和像差矫正
王凯强，张蒙蒙，唐雎，王灵珂，胡流森，吴小龑，李巍，邸江磊，刘国栋，赵建林*
西北工业大学物理科学与技术学院，中国工程物理研究院流体物理研究所
PhotoniX 2, 8 (2021). https://doi.org/10.1186/s43074-021-00030-4
本文提出了一种基于深度学习的波前传感方法，使用卷积神经网络直接从发生畸变的光场强度图中恢复波前畸变相位，再使用空间光调制器等进行矫正，极大地简化了自适应光学系统结构。
图2 (a)矫正前后波前相位的标准差；(b)矫正前的聚焦光斑；(c)矫正后的聚焦光斑；(d)矫正前后聚焦光斑的划线图。
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