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纯振幅液晶空间光调制器

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纯振幅液晶空间光调制器相关的资讯

  • 美国Meadowlark公司推出亚毫秒响应速度的纯相位液晶空间光调制器!
    美国Meadowlark公司推出亚毫秒液晶空间光调制器!目前市面上的纯相位液晶空间光调制器的液晶响应速度均处于50Hz以内(0-2π),无法满足高速调制客户的使用要求。 为满足自适应、通信等领域的用户高速调制的需求,美国Meadowlark公司(原BNS)于2016年推出了目前市面上唯一一款兼具有高液晶响应速度(0-2π)(285Hz-667Hz @ 532nm;166Hz-250Hz@1550nm)、高衍射效率(90-95%)、高填充因子(100%)、的纯相位液晶空间光调制器。 美国Meadowlark Optics公司的超高速液晶空间光调制器采用瞬态向列液晶效应技术(Transient Nematic Effects)、相位环绕技术(Phase Wrapping)、局部校准技术(Regional LUTs),实现了超高速的液晶响应速度。这三项技术均已申请专利。 瞬态向列液晶效应技术超高速液晶空间光调制器与高速型的空间光调制器响应速度对比上海昊量光电设备有限公司可以给客户提供样品试用,以及相关的技术支持。您可以通过我们的官方网站(http://www.auniontech.com/n/news/v_The_Fastest_Liquid_Crystal_Spatial_Light_Modulator.html)了解更多的液晶空间光调制器产品信息,或直接来电咨询021-34241962。
  • 纯相位空间光调制器(SLM)零级光的产生及消除方法
    引言:空间光调制器(一般指相位型SLM)可以对光的振幅、相位、偏振态等进行调制,在光学研究领域拥有广泛和悠久的历史。目前相位型空间光调制器在全息光学,全息光镊,激光并行加工,自适应光学,双光子/三光子/多光子显微成像,散射或浑浊介质中的成像,脉冲整形,光学加密,量子计算,光通信,湍流模拟等领域应用广泛。很多的科研人员在使用空间光调制器时,往往会受到零级光的困扰,零级光对研究结果也产生了非常大的影响。可以说大家苦零级光久矣。本文对液晶空间光调制器零级光的产生原因及其消除方法进行了阐述。Meadowlark Optics公司拥有40年纯相位SLM研发经验,可以提供模拟寻址的纯相位空间光调制器(1920x1200 & 1024x1024分辨率),产品工作波段可以覆盖400-1700nm,相位稳定性可以达到0.1%,帧频可以到1436Hz,损伤阈值可以达到200W/cm2以上。 关键词:空间光调制器、SLM,液晶空间光调制器,纯相位,LCOS,零级光,一级衍射空间光调制器零级光产生的原因?要想了解SLM零级光产生的原因,我们需要先了解下空间光调制器的结构构成。如下图所示,LC-SLM光学头主要由:保护玻璃,透明电极,液晶层,像素电极层(Wafer)构成。1) 保护玻璃的透过率窗口片保护玻璃的透过率在相应的工作波段(400-800nm,500-1200nm,850-1650nm)内通常在98.5-99.5%范围内,因此有少量的光被直接反射回去。2)透明电极的透过率透明电极的透过率一般都在99%以上,该部分造成的零级光基本可以忽略。3)空间光调制器填充率像素电极层(Wafer)由一个个的独立像元构成,从而SLM可以实现针对单个像元的独立调制。相邻像元之间会有微小的缝隙,缝隙部分无法加载电压,因此对应的液晶层无法加载相位,这部分未被调制的光会反射回去,产生零级光。4)入射光照射到非工作区域如果入射光照射到了非工作区域,则这部分光也会不被调制,直接反射回光路,产生零级光。5)入射光的偏振态或者偏振方向错误目前市面上所有的相位型空间光调制器(SLM)均要求线偏光入射,线偏方向与液晶的e轴平行(extraordinary axis)。如果入射光与e轴存在夹角,或者入射光的偏振态不是线偏光,则会有一部分分量的光不被调制,从而产生零级光。Meadowlark公司SLM零级光消除方法?硬件方面:1)提高空间光调制器的填充率,蕞小化缝隙影响。Meadowlark Optics公司可以提供1024x1024的纯相位空间光调制器,填充因子可以达到目前世界蕞高的97.2%,大大减小了缝隙产生的影响。2)提高空间光调制器的线性度。1920x1200的液晶空间光调制器,MLO公司在出厂前会对每一台SLM进行高精度的校准,保证每一台空间光调制器都具有高度的线性准确性,从而提高相位调制精度,达到蕞优的调制效果。软件方面:a)叠加闪耀光栅Meadowlark公司的SLM控制软件提供生成任意周期闪耀光栅的功能,该光栅可以方便的与客户的全息图进行叠加,从而把结果偏转到1级位置,客户只需要用光阑将零级光滤掉,只让一级光通过即可。b)叠加菲涅尔透镜MLO公司的调制器控制软件提供生成任意焦距菲涅尔透镜的功能,用户可以将全息图与该菲涅尔灰度图进行叠加,从而零级光与衍射光的焦平面会发生错位,零级光在衍射光的焦平面上会发散掉,从而减小零级光的影响。光路方面:1)光路中添加偏振片和半波片,提高入射光的偏振态准确性为了使用SLM作为相位调制器,入射偏振必须是线性的,并且与LC分子对齐。为了确保入射光的偏振是线性的,建议在激光光源后放置一个偏振器。为了确保偏振与LC分子对齐,建议在偏振器和SLM之间放置半波片,通过半波片的旋转可以将0级光调到最小。2)光路中添加使用0阶块(0th order block),阻挡零级光上海昊量光电设备有限公司可以提供什么样的空间光调制器?1)1920x1200纯相位空间光调制器(标准速度) 2)1024x1024纯相位空间光调制器(超高速度)关于昊量光电:昊量光电可以给客户提供SLM样品试用,以及全面的技术支持。上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商,代理品牌均处于相关领域的发展前沿;产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等优质服务。您可以通过昊量光电的官方网站了解更多的产品信息,或直接来电咨询。
  • 500us(2KHz)高速纯相位液晶空间光调制器(SLM)面世!
    纯相位液晶空间光调制器的液晶响应速度多年以来一直受限于60Hz的数据传输及30-140ms的液晶响应时间限制,无法实现高速的调制,不能满足相控阵扫描,自适应光学等高速调制应用的使用要求。一直以来,纯相位空间光调制器的速度到底可以做到多快?一直备受科研工作者的关注。 美国Meadowlark公司近日推出了高液晶响应速度(2KHz at 532nm)、高光利用效率(98%)、高填充因子(97.2%)、高分辨率(1024x1024)的纯相位液晶空间光调制器。500us(2KHz)高速纯相位液晶空间光调制器(SLM)产品特点:1) 液晶响应速度快:2KHz at 532nmMeadowlark Optics的硅基液晶(LCoS)空间光调制器(SLM)专为纯相位应用而设计,并结合了具有高刷新率的模拟数据寻址。这种组合为用户提供了具有高相位稳定性的最快响应时间(500us fall time)。图1 液晶响应时间 1024 x 1024 SLM非常适合需要高速、高衍射效率、低相位纹波和高功率激光器的应用。客户还可以控制温度设定点,从而在开关速度和相位稳定性之间找到完美的平衡。1024 x 1024 空间光调制器系统包括一个Gen3 x8 PCIe控制器,带有输入和输出触发器以及低延迟图像传输。触发可以在696µs的SLM芯片刷新周期边界上执行,对于需要SLM与外部硬件紧密同步的应用,甚至可以在刷新周期中间执行。该控制器还包括可加载752幅1024x1024(8bit)图片的内部存储器,可以提前加载,然后全速排序,以便在操作期间最大限度地减少PCIe总线上的流量。 2)光利用效率高:Up to 98%Meadowlark公司可提供镀介质镜型号的SLM,填充了像素间的间隙,使液晶空间光调制器的面积填充率达到100%,提高反射率、降低衍射损耗。镀介质镜型的SLM可以在400-1700nm工作波段范围内轻松实现98%(Max)的光利用率,同时降低了激光引起的热效应,提高了SLM的损伤阈值,以满足高功率脉冲激光调制和激光加工等应用需求。图2 镀介电膜的SLM反射率曲线图3 SLM损伤阈值测试 3) 高波前质量(λ/20)许多用于表征和校正像差的算法都基于Zernike多项式。然而,对圆形孔径的依赖不适用于描述正方形或矩形阵列的像差。已经开发了基于SLM的干涉子孔径的替代策略[9],以确保SLM的有效区域上的像差可以被校正到λ/ 40或更好。图4(a/c)未校准的SLM波前(λ/ 7 RMS)(b/d)校准后的SLM波前(λ/ 20 RMS)上海昊量光电作为Meadowlark Optics公司在中国大陆地区独家代理商,为您提供专业的选型以及技术服务。上海昊量光电设备有限公司可以给客户提供样品试用,以及相关的技术支持。您可以通过我们的官方网站了解更多的液晶空间光调制器产品信息,或直接来电咨询。
  • Meadowlark公司收购CRi空间光调制器业务
    Meadowlark公司收购CRi空间光调制器业务 近日,美国Meadowlark Optics公司与Cambridge Research & Instrumentation(CRi)公司发布联合声明,宣布双方就Meadowlark Optics公司正式收购CRi公司液晶空间光调制器产品线达成协议。 Meadowlark Optics公司总裁兼CEO Garry Gorsuch先生表示,纳入CRi SLM产品,进一步丰富了美国Meadowlark Optics公司的产品线,充分证明了公司要发展和扩大更多SLM市场的决心,以及公司在空间光调制器生产核心技术方面的信心。作为美国Meadowlark Optics公司在空间光调制器产品线的中国地区独家代理商,昊量光电将一如既往地为客户(包括CRi SLM客户)提供优质的服务与技术支持!关于CRI:CRi公司的P128 SLM和 P640透射式液晶SLM在超快脉冲整形方面具有独特的技术优势,持有多项技术专利。目前CRI公司的SLM产品线已经加入到Meadowlark现有的透射和反射SLM产品线中。 关于Meadowlark Optics公司:2014年7月,Meadowlark收购了Boulder Nonlinear Systems 的商业产品部分,BNS公司的产品包括了SLMs、光学快门,偏振旋转器,可变波片和立体光学镊子系统。截止目前,Meadowlark的SLM产品线已经涵盖了美国原BNS公司的SLM,CRi的的SLM,以及Meadowlark公司原有的SLM生产线。目前Meadowlark公司的液晶空间光调制器的研发技术、生产工艺及拥有的专利技术数量,均处于全球领先地位。 关于上海昊量光电设备有限公司:上海昊量光电设备有限公司作为Meadowlark Optics公司空间光调制器产品线中国地区的独家代理,深耕SLM行业多年。上海昊量光电设备有限公司拥有专业的销售团队及售后技术团队,多年来坚持为客户提供一流的产品和售后服务,在SLM的应用领域得到了客户高度的认可和好评。 调制器 空间光调制器超高速液晶空间光调制器透射式液晶空间光调制器 ? 美国BNS公司(Boulder Nonlinear Systems, Inc.)生产销售适用于各种光电应用的液晶空间光调制器(liquid crystal spatial light modulator),能够根据指定的像素图案对光在空间的分布进行调制,在需要pixel-by-pixel光束控制以优化产品性能的应用领域正扮演着 越来越重要的角色。BNS公司能够提供基于LCoS(liquid crystal on silicon)技术的各种反射式空间光调制器,包括纯相位调制,纯振幅调制,及振幅相位混合调制。其XY(512X512)面阵及 linear(1X4096)线阵空间光调制器被广泛应用于激光光束偏转与可编程相位掩模等热点领域。 BNS公司的空间光调制器具有相位或振幅调制速率高、透过效率高、图形软件操作界面友好等特点。调制器 空间光调制器XY系列偏振无关液晶空间光调制器1x12,288线阵相位型液晶调制器XY系列铁电液晶空间光调制器XY系列向列液晶空间光调制器 专用实验设备 CUBE-便携式光镊系统全息光镊系统
  • 美国MeadowlarkOptics公司推出全球响应速度最快的纯相位液晶空间光调制器
    摘 要:传统的液晶空间光调制器作为一种高单元密度的新型波前矫正器件, 一直受限于液晶的刷新速度,在许多的应用领域无法满足科研人员的需求。美国Meadowlark Optics公司20多年以来一直致力于研发高响应速度的空间光调制器,近期Meadowlark Optics宣布推出液晶刷新速度(0-2π)高达600Hz@532nm 500Hz@635nm的高速型SLM,其控制器的帧频为833Hz。 引 言:这款高速型液晶空间光调制器的分辨率为512x512,像素25um,开孔率:96%,通光口径:12.8x12.8mm 相信这款空间光调制器的出现,可以为天文自适应,生物显微自适应等对空间光调制器的刷新速度有较高要求的客户带来便利。此款产品由上海昊量光电独家代理。 液晶空间光调制器的工作原理Meadowlark Optics公司使用的液晶材料为超高速液晶,利用液晶的双折射效应及扭曲特性,当光进入双频液晶空间光调制器后,对应的O光和e光的折射率不同导致光束中的o光和e光分离。o光和e光在液晶空间光调制器中的传输速度不同,同时利用液晶的扭曲效应,在SLM两端施加不同的电压时液晶分子会发生不同角度的偏转,因此液晶空间光调制器可以对每一个像素点实现不同的相位调制(如下图所示)。 结论 高速型液晶空间光调制器以其液晶响应速度快,校正单元多(512*512)等特点受到越来越多的科研人员的青睐。目前在天文望远镜观测、大气湍流模拟、自适应光学算法模拟、眼底成像、双光子显微镜、超分辨显微成像等领域发挥着越来越重要的作用。此款产品由上海昊量光电独家代理。 关于我们:上海昊量光电设备有限公司专注于光电领域的技术服务与产品经销,致力于引进国外顶级光电器件制造商的技术与产品,为国内客户提供优质的产品与服务。我们力争在原产厂商与客户之间搭建起沟通的桥梁与合作的平台。
  • 纯相位空间光调制器在PSF工程中的应用
    纯相位空间光调制器在PSF工程中的应用一、引言2014年诺贝尔化学奖揭晓,美国及德国三位科学家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner获奖。获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”,从此人们对点扩散函数 (PSF) 工程的认识有了显着提高。Moerner 展示了 PSF 工程与 Meadowlark Optics SLM 的使用案例,用于荧光发射器的超分辨率成像和 3D 定位。 PSF工程已被证明使显微镜能够使用多种成像模式对样本进行成像,同时以非机械方式在模式之间变化。这允许对具有弱折射率的结构进行成像,以及对相位结构进行定量测量。 已证明的成像方式包括:螺旋相位成像、暗场成像、相位对比成像、微分干涉对比成像和扩展景深成像。美国Meadowlark Optics 公司专注于模拟寻址纯相位空间光调制器的设 计、开发和制造,有40多年的历史,该公司空间光调制器产品广泛应用于自适应光学,散射或浑浊介质中的成像,双光子/三光子显微成像,光遗传学,全息光镊(HOT),脉冲整形,光学加密,量子计算,光通信,湍流模拟等领域。其高分辨率、高刷新率、高填充因子的特点适用于PSF工程应用中。图1. Meadowlark 2022年蕞新推出 1024 x 1024 1K刷新率SLM二、空间光调制器在PSF工程中的技术介绍在单分子定位显微镜(SMLM)中,通过从相机视场中稀疏分布的发射点来估计单个分子的位置,从而克服了分辨率的衍射限制。可实现的分辨率受到定位精度和荧光标签密度的限制,在实践中可能是几十纳米的数量级。有科研团队已经将这种技术扩展到三维定位。通过在光路中加入一个圆柱形透镜或使用双平面或多焦点成像,可以估算出分子的轴向位置。光斑的拉长(散光)或光斑大小的差异(双平面成像)对轴向位置进行编码。将空间光调制器(SLM)与4F中继系统结合到成像光路中,可以设计更广泛的点扩散函数(PSF),为优化显微镜的定位性能提供了可能。利用空间光调制器(SLM)对荧光显微镜进行校准,可以建立一个远低于衍射极限的波前误差,SIEMONS团队就利用Meadowlark空间光调制器实现了高精度的波前控制。原理证明和实验显示,在1微米的轴向范围内,在x、y和λ的精度低于10纳米,在z的精度低于20纳米。对这篇文献感兴趣的话可以联系我们查阅文献原文《High precision wavefront control in point spread function engineering for single emitter localization 》下面我们来具体看看是如何应用的,以及应用效果如何。图2. A)SLM校准分支和通过光路的偏振传输示意图。额外的线性偏振滤波器没有被画出来,因为它们与偏振分光器对齐。B)相机上的强度响应作为λ/2-板不同方向α的SLM的相位延迟的函数。C) 光学装置的示意图。一个带有SLM的中继系统被添加到显微镜的发射路径中(红色),一个单独的SLM校准路径(绿色)被纳入发射中继系统中。这允许在实验之间进行SLM校准。BE:扩束器,DM:分色镜,L:镜头,LPF:线性偏振滤镜,M:镜子。OL:物镜,PBS:偏振分光镜,TL:管镜。光路如上图2所示,包括一台尼康Ti-E显微镜,带有TIRF APO物镜(NA = 1.49,M = 100),一个200毫米的管状镜头,一个带有SLM的中继系统被建立在显微镜的一个出口端口。中继系统包括两个消色差透镜,一个向列型液晶空间光调制器(LCOS)SLM(Meadowlark,XY系列,512x512像素,像素大小=15微米,设计波长=532纳米)和一个偏振分光器,用于过滤未被SLM调制的X偏振光。di一个消色差透镜在SLM上转发光束。第二个中继镜头确保在EMCCD上对荧光物体进行奈奎斯特采样。显微镜配备了一套波长为405nm、488nm、561nm和642nm的合束激光器。 这个配置增加了一个用于校准SLM的第二个光路。这个空降光调制器校准光路是为测量入射到SLM上的X和Y偏振光之间的延迟差而设计的,为了测量某个SLM像素的调制,需要将SLM映射到校准路径的相机上。这种映射是通过在SLM上施加一个电压增加的棋盘图案来获得的。平均捕获的图像和没有施加电压时的图像之间的差异被用作角落检测算法(来自Matlab - Mathworks的findcheckerboard)的输入,以找到角落点。对这些点进行仿生变换,并用于找到对应于每个SLM像素的CMOS像素。图3. SLM校准程序。A) 单个SLM像素的测量强度响应作为应用电压的函数。每一个极值都对应于等于π的整数倍的相位变化,并拟合一个二阶多项式以提高寻找极值的精度。强度被分割成四个部分,它们被缩放为[0 1]。这个归一化的强度(B)被转换为相位(C),并反转以创建该特定电压段和像素的LUT(D)。E)20个随机选择的SLM像素的归一化强度响应,显示像素间的变化。F) 测量的波前均方根误差是校准后立即使用校准LUT的相位的函数,45分钟后,以及制造商提供的LUT。G) 在不同的恒定相位下,用于成像光路的SLM部分的LUTs。暗点表示没有3个蕞大值的像素。H) 测量的平均相位和预定相位之间的差异作为预定相位的函数。 图3解释了SLM像素的校准程序。首先,以256步测量作为应用电压函数的强度响应,产生一连串的蕞小值和蕞大值,它们对应于π或2π的迟滞。在被照亮的SLM平面内的所有像素似乎有三个蕞大值,这意味着总的相位调制为4π或1094纳米。这些极值出现的电压是通过对极值附近的三个点进行拟合抛物线来找到的,这增加了精度,并充分利用了SLM的16位控制。然后,强度被分为四段,用公式(11)的逆值对这些段进行缩放并转换为相位。相位响应被用来为每个SLM像素构建一个单独的查找表(LUT),以补偿SLM的非均匀性。LUT参数在SLM上平滑变化,并与肉眼可见的法布里-珀罗条纹大致对应,表明相位响应的差异是由于液晶层厚度的变化造成的。额外的像素与像素之间的变化可能来自底层硅开关电路的像素与像素之间的变化。完整的校准需要大约5分钟(在四核3.3GHz i7处理器上的3分钟扫描和2分钟计算时间),但原则上可以优化到运行更快。实验结果:图4 测量的PSF与矢量PSF模型拟合之间的PSF比较。G-I)平均测量的PSF是由大约108个光子携带的信号通过上采样(3×)和覆盖所有获得的斑点编制而成。比例尺表示1μm。 图4显示PSF模型的预测结果。通过这种方式,实验的PSF是由∼108个光子的累积信号建立起来的。实验和理论上的矢量PSF之间的一致性通常是非常好的,甚至在蕞大的离焦值的边缘结构也是非常匹配的。剩下的差异,主要是光斑的轻微变宽,是由于入射到相机上的光的非零光谱宽度,由于发射光谱的宽度和四带分色器的带通区域的宽度。边缘结构中也有一个小的不对称性,这可能是由光学系统中残留的高阶球差造成的。 所有工程PSF的一个共同特点是,与简单的二维聚焦斑点相比,它们的复杂性必须在PSF模型中得到体现,该模型被用于估计三维位置(可能还有发射颜色或分子方向)的参数拟合算法。简化的PSF模型,如高斯模型、基于标量衍射的Airy模型、Gibson-Lanni模型,或基于Hermite函数的有效模型都不能满足这一要求。一个解决方案是使用实验参考PSF,或用花样拟合这样的PSF作为模型PSF,或者使用一个或多个查找表(LUTs)来估计Z-位置。矢量PSF模型也可以用于复杂的3D和3D+λ工程PSF。众所周知,矢量PSF模型是高NA荧光成像系统中图像形成的物理正确模型。复杂的工程PSF的另一个共同特点是对扰乱设计的PSF形状的像差的敏感性,并以这种方式对精度和准确性产生负面影响。为了实现精确到Cramér-Rao下限(CRLB),即无偏估计器的蕞佳精度,光学系统的像差水平应该被控制在衍射极限(0.072λ均方根波前像差),这个条件在实践中往往无法满足。因此,需要使用可变形镜或为产生工程PSF而存在的SLM对像差进行校正。自适应光学元件的控制参数可以使用基于图像的指标或通过测量待校正的像差来设置。后者可以通过基于引入相位多样性的相位检索算法来完成,通常采用通焦珠扫描的形式。这已经在高数值孔径显微镜系统、定位显微镜中实现,并用于提高STED激光聚焦的质量。三、PSF应用对液晶空间光调制器的要求1.光利用率 对于这个应用来说,SLM将光学损失降到蕞低是很重要的。PSF工程使用SLM来操纵显微镜发射路径上的波前。在不增加损失的情况下,荧光成像中缺乏信号。使用具有高填充系数的SLM可以蕞大限度地减少衍射的损失。 Meadowlark公司能提供标速版95.6%的空间光调制器,分辨率达1920x1200,高刷新率版像素1024x1024,填充因子97.2%和dielectric mirror coated版本(100%填充率)。镀介电膜版本的SLM反射率可以做到100%,一级衍射效率可以做到98%。高分辨率能在满足创建复杂相位函数的同时,能够提升系统的光利用率。2.刷新率(蕞高可达1K Hz)高速度可以实现实时的深层组织超分辨率成像。可见光波段蕞高可达1K Hz刷新速度(@532nm)。3.分辨率(1920x1200) 高分辨率的SLM是创建三维定位所需的复杂相位函数的理想选择,如此能够对每个小像元区域的光场进行自由调控。 上海昊量光电作为Medowlark在中国大陆地区总代理商,为您提供专业的选型以及技术服务。对于Meadowlark SLM有兴趣或者任何问题,都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。欢迎继续关注上海昊量光电的各大媒体平台,我们将不定期推出各种产品介绍与技术新闻。 关于昊量光电:昊量光电 您的光电超市!上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品!与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等优质服务,助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念!
  • 科学家研制出稳定且双折射可调的深紫外液晶光调制器
    近日,中国科学院院士、中科院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所(筹)所长成会明与副研究员丁宝福团队,联合清华大学深圳国际研究生院教授刘碧录团队、中科院半导体研究所研究员魏大海团队,首次发现了二维六方氮化硼(h-BN)液晶具有巨磁光效应,其磁光克顿-穆顿效应高出传统深紫外双折射介质近5个数量级,进而研制出稳定工作在深紫外日盲区的透射式液晶光调制器。   双折射是引起偏振光相位延迟的一个基本光学参数。有机液晶因双折射可受外场连续调制,而被广泛用作光调制器的核心材料。然而,传统有机液晶在深紫外光照射下吸收强且不稳定,液晶光调制器仅能工作在可见及部分红外光波段,无法工作在紫外及深紫外波段。同时,透射式深紫外光调制器在紫外医学成像、半导体光刻加工、日盲区光通讯等领域颇具应用前景。因此,发展一种在深紫外光谱区稳定、透明度高及具有场致双折射效应的新型液晶材料,有望推进透射式深紫外液晶光调制器的发展。   科研团队研制出一种基于二维六方氮化硼无机液晶的磁光调制器。研究采用的氮化硼二维材料具有极大的光学各向异性因子(6.5 × 10-12C2J-1m-1)、巨比磁光克顿-穆顿系数(8.0 × 106T-2m-1)、高循环工作稳定性(270次循环工作后性能保留率达99.7%)和超宽带隙等优点,同时二维六方氮化硼是通过“自上而下”的高粘度纯溶剂辅助研磨法剥离制备而成。由于超宽的带隙,二维六方氮化硼液晶在可见、紫外和部分深紫外光谱区具有颇高透明度。在磁场作用下,基于二维六方氮化硼液晶的磁光器件在正交偏振片下呈现出明显的磁控光开关效应。   科研人员通过观察入射光偏振态与磁场作用下液晶透射率关系的实验揭示了二维六方氮化硼在外场作用下顺磁场的排布方式。在入射光的偏振态被调整为平行和垂直于磁场的两种状态下,后者呈现较高的光透射率,间接印证了二维六方氮化硼纳米片平行于磁场方向排布。该研究针对层状二维六方氮化硼薄膜的磁化率各向异性测试揭示了面内易磁化方向,进一步证实了二维六方氮化硼纳米片顺磁场排布的物理机制。结合二维氮化硼纳米片的极大的光学各向异性,研究发现了二维六方氮化硼液晶的巨磁致双折射效应。   该研究选用波长处于深紫外UV-C日盲区的266 nm激光,测试二维氮化硼液晶在该光谱区的光学调制性能。通过开启和关闭0.8特斯拉的磁场,研究实现了该调制器在深紫外光波段的透明与不透明两种状态之间的切换。经过270个不间断开关循环测试后,性能的保持率达99.7%。   鉴于二维材料家族成员庞大、带隙覆盖宽,基于无机超宽带隙二维材料液晶的光调制器的光谱覆盖范围有望向更短深紫外波段延伸,促进液晶光调制器在深紫外光刻、高密度数据存储、深紫外光通讯和生物医疗成像重要领域的应用。   相关研究成果以Magnetically tunable and stable deep-ultraviolet birefringent optics using two-dimensional hexagonal boron nitride为题,发表在Nature Nanotechnology上。研究工作得到国家自然科学基金、科技部、广东省科学技术厅、深圳市科技创新委员会等的支持。六方氮化硼无机二维液晶及其磁控光开关效应 六方氮化硼无机二维液晶的磁致排列和磁致双折射效应表征基于六方氮化硼无机二维液晶的深紫外光调制器性能研究及对比
  • 滨松推出1550nm光利用率98%的新型空间光调制器
    在光通信的研究中,所涉及的波段除了可见光中的多个波长(如780nm)外,在红外波段,1550nm是最多被选择的。由于光纤中使用的玻璃材料的吸收特性,1550nm光在传输过程中能量损失是最小的,这样就能达成更远距离的光通信。除了对光本身性能的利用外,光通信还要求光路中的每一个元件,在保证功能的前提下,最大程度地控制光能损失。光通信研究典型光路空间光调制器中的光能损失想要光携带信息传输向远方,需要对其进行编码。空间光调制器(LCOS-SLM)就是可以通过相位调制来实现这一操作的元件。待编码的激光束穿过空间光调制器透明的玻璃基板层和ITO电极层,到达液晶层完成相位的调制(电压→液晶分子排列方向→折射率→光程→相位)后,经过反射面的反射进行输出。这时候的光,就已经是满载信息的了。 当然,作为光路中的其中一环,"高性能、低光能损失"也是光通信对空间光调制器提出的苛刻要求。光在空间光调制器的透明的玻璃基板层和ITO电极层其实损失都较小,而液晶层为主要的的工作层,调制带来的损耗难以避免。在这种情况下,提高反射面的反射率,便是控制元件整体光能损失的最有效方法。目前空间光调制器反射层主要有两类:传统的铝制反射层和介质镜。其中,后者的反射率是明显高于前者的。虽然在可见光波段高反射率介质镜已经得以应用,但受材料限制,适用于1550nm的介质镜始终是业界的技术瓶颈。因此,大部分针对此波长的空间光调制器,一直以来采用的都是传统材料(铝)的反射层,光利用率也只在80%左右。155nm处光利用率达98%的新型空间光调制器滨松成功突破了材料和工艺难题,自主开发出了可应用于1500nm-1600nm波段的介质镜。利用此项独家的专利技术,研发了在1550nm附近超高光利用率(97%)的全新空间光调制。 目前市面上1550nm附近各主要SLM产品的光利用率对比除了1550nm高反射率外,滨松此款新型空间光调制器在上升和下降时间方面,较以往产品也有了明显的提升,灵敏度进一步改善。新品现在可以接受预定咨询,而针对光通信用可见光波段,滨松同样可以提供丰富的产品选择。 滨松1550nm高反射率空间光调制器基本参数一览整体方案提供:InGaAs红外相机+空间光调制器针对调制后的光斑观察和分析,滨松也可提供针对1550nm附近波段的高灵敏InGaAs红外相机,可搭配空间光调制器,应用于光通信研究中。
  • 滨松成功研发出适用于高功率CW激光器的空间光调制器
    滨松公司利用其独特的光学半导体制造工艺,成功研制出世界上最大规模的液晶型空间光调制器(Spatial Light Modulator,以下简称SLM※1),该SLM的有效面积约较以往产品增加了4倍,且耐热性更高。该开发器件可应用于工业用高功率连续振荡(以下简称CW)激光器,实现激光分束等控制,应用到如金属3D打印,以激光烧灼金属粉来模塑成形车辆部件等,同时有望提高激光热加工的效率和精度。本次研发项目的一部分是受量子科学技术研发机构(QST)管理的内阁办公室综合科学技术和创新会议战略创新创造计划(SIP)第2期项目“利用光和量子实现Society 5.0技术”的项目委托,开展的研发工作。该开发器件将于4月18日(星期一)至22日(星期五)在横滨Pacifico(横滨市神奈川县)举办为期5天的国内最大的国际光学技术会议“OPIC 2022”上发布,敬请期待。※1 SLM:通过液晶控制激光等入射光的波前,调整反射光的波前形状,来校正入射光的光束和畸变 等,是可自由控制激光衍射图形的光学设备。传统开发产品(左)和本次研发器件(右)产品开发概要本次研发的器件是适用于高输出功率CW激光器的SLM。激光器分为在短时间间隔内可重复输出的脉冲激光器和连续输出的CW激光器。脉冲激光器可以减少热损坏,实现高精度加工;而CW激光器可用于金属材料的焊接和切割等热加工,因此成为激光加工的主流。滨松凭借长期以来积累的独特的薄膜和电路设计技术,已经成功开发了全球耐光性能最佳,适用于工业脉冲激光器的SLM。通过应用SLM,将多个高功率脉冲激光光束进行并行加工,相较于仅聚焦到1个点的加工方式,它的优势在于它可以实现碳纤维增强塑料(CFRP)等难加工材料的高速、高精度地加工。但在应用于CW激光器时,存在随着SLM温度上升导致性能下降的问题。SLM结构和图形控制原理SLM由带像素电极的硅衬底、带透明电极的玻璃衬底,以及两衬底中间的液晶层组成。它通过控制在像素电极上的液晶的倾斜角度,来改变入射光的路径长度然后进行衍射。其结果便是,通过对入射光进行分支、畸变校正等,实现对激光束照射后衍射图形的自由调控。此次,滨松公司运用了大型光学半导体器件在开发和生产中积累的拼接技术(※2),将SLM的有效面积扩大到30.24×30.72 mm,约为现有尺寸的4倍,为世界上最大的液晶型SLM,也因此它可以减少SLM单位面积的入射光能量。同时,由于采用耐热性和导热性俱佳的大型陶瓷衬底,提高了散热效率,成功地抑制了因CW激光器连续照射而引起的温度升高,使得SLM可适用于工业用的高功率CW激光器。此外,大面积硅衬底在制造过程中容易出现弯曲、平整度恶化的情况,进而导致入射图形的光束形状产生畸变,针对这一问题我们运用了滨松独特的光学半导体元件生产技术,使SLM在增大面积的同时,保持了衬底的平整度。至此,实现了光束的高精度控制。※2拼接技术:在硅衬底上反复进行光刻的技术。适用于完成无法一次性光刻的大型电子回路。本次研发的器件适用于工业用高功率CW激光器,实现多点同时并行加工,有望提高如金属3D打印为代表的激光焊接和激光切割等激光热加工的效率。此外,通过对光束形状进行高精度的控制,该开发器件可根据对象物体的材料和形状进行优化,进而实现高精度的激光热加工。今后,我们将继续优化SLM结构中的多层介质膜反射镜,以进一步提高耐光性能。此外,我们也会将此开发器件搭载到激光加工设备中,进行实际验证实验。研发背景SIP第2期课题旨在通过将网络空间(虚拟空间)和物理空间(现实空间)高度融合的信息物理系统(Cyber Physical System,以下简称CPS)验证具有革命性的创新型工业制造。其中,“利用光和量子的Society 5.0实现技术”中,我们研发的主题包括激光加工在内的3个领域,旨在通过CPS激光加工系统验证创新型制造的可能性。随着CPS激光加工系统的实现,我们期待通过AI人工智能收集在多种条件下用激光照射物体得到的加工结果数据,选择最佳的加工条件,进而优化设计和生产过程。SLM被定义为CPS激光加工系统中必需的关键设备,为此,我们将继续致力于提高SLM的性能。本次研发的器件在CPS激光加工系统中的应用场景主要规格
  • 合肥研究院采用超快技术构筑GHz高频光弹调制器
    近期,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心盛志高研究团队等采用超快时间分辨泵浦探测技术,在SrTiO3晶体中实现了由超快相干声子诱导的GHz频率的双折射调制,其工作频率远超现今商业光弹调制器的截止频率。相关研究成果发表在《先进科学》(Advanced Science)上,并申请了发明专利。具有双折射效应的特定材料能塑造光。基于双折射调制技术工作的光弹调制器是现代光学技术的核心元件之一。目前的光弹调制器多借助压电材料提供的机械应力,来驱动光弹晶体实现双折射调制,其工作频率受限于光弹/压电晶体的谐振频率,一般为kHz量级。随着高频信号处理和高频光通信的需求不断涌现,亟需研发具有GHz工作频率的双折射材料与调制技术。针对这一现状,盛志高课题组与合作者经过大量材料筛选与技术探索,借助强磁场磁光实验室中的超快泵浦-探测系统,在钙钛矿SrTiO3晶体中发现了由超快相干声子诱导的GHz光学双折射效应,并实现了对其进行光学操控。研究团队在换能器/SrTiO3异质结构中,使用超快激光脉冲产生了具有低阻尼的相干声学声子。经过系列材料筛选,研究发现LaRhO3半导体薄膜作为换能器层能获得相对较高的光子-声子能量转换效率。进一步,研究在优化的异质结构中发现,超快相干声学声子可以在应力敏感的SrTiO3晶体中诱导出具有GHz频率的光学双折射。同时,研究团队通过双泵浦技术实现了对相干声子及其诱导的GHz双折射的光学操纵。这揭示了超快光学双折射调制的一种机制,并为GHz高频声光器件的应用奠定了技术基础。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、强磁场安徽省实验室方向基金和合肥大科学中心高端用户培育基金的支持。左图:激光诱导的声学声子激发SrTiO3晶体GHz双折射原理示意图;右图:不同晶体取向的SrTiO3晶体GHz双折射调制。
  • 美设计出太赫兹多像素光波调制器
    据《每日科学》网站2009年5月31日报道,美国科学家首次设计出一款多像素太赫兹频率(THz)光波调制器,将来有望广泛应用于生物光谱学和半导体结构成像研究。  太赫兹辐射是指频率从0.37THz到10THz,波长介于无线波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射区域,所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。对太赫兹辐射的正式研究,可以追溯到很多年前,但直到1990年高效生成和检测辐射的方法成为可能后,该研究才变得越来越普遍。  美国莱斯大学物理学家丹尼尔米特尔曼和他在桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室的同事,使用一种特异材料来控制太赫兹波束的流出。之所以称之为特异材料,是因为它包含数组微观分裂的金属环,这些圆环可由附近的电极控制。通过调节圆环的电容来调整辐射水平。也就是说,赫兹光(即T射线)可以通过调制器进行转换,由调制器决定光线能否通过。该调制器由16个像素组成,呈4×4阵列。  米特尔曼称,第一次对太赫兹波束进行电控非常重要。要使光束能够穿过整个平面,而不呈现线性爆裂状态,进而促成光波成像,这是第一步。调制器的切换速度大约为1兆赫,与现今数据传输的最快速率相比并不算快。但他认为,对许多T射线成像任务来说,高带宽并不是必需的。目前他们正在设计一个较大的32×32像素阵。  该研究成果将在2009年激光与电学/国际量子电子学会议(CLEO/IQEC)上提出。该会议将于5月31日至6月5日在美国巴尔的摩召开。
  • 科学岛团队研发出一种光控太赫兹相位调制器
    近日,中科院合肥研究院强磁场中心磁光团队成功研发了一种主动的太赫兹相位调制器。相关研究成果发表在ACS Applied Electronic Materials 国际期刊上。   虽然具有优越的波谱特性和广泛的应用前景,太赫兹技术的工程应用还严重受制于太赫兹材料与太赫兹元器件的开发。为了满足不同的应用要求,太赫兹调制器件成为这一领域的研究重点。   强磁场中心磁光团队聚焦太赫兹核心元器件这一前沿研究方向,继2018年发明一种基于二维材料石墨烯的太赫兹应力调制器【Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)】、2020年发明一种基于强关联氧化物的太赫兹宽带光控调制器【ACS Appl. Mater. Inter.12, 48811(2020)】、2022年发明一种基于关联电子材料的主动、智能化太赫兹电光调制器【ACS Appl. Mater. Inter. 14, 26923-26930, (2022)】之后,与固体所苏付海团队合作,经过大量材料筛选与技术探索,发现氧化物晶体NdGaO3可以使太赫兹发生明显相位移动。研究结果表明,NdGaO3晶体在100-400K下可以实现~94°的相位移动,相位移动大小几乎线性依赖于太赫兹频率,并且具有晶体各向异性。采用光控的方式,研究团队实现了太赫兹相位的主动调制,即在20 J/cm2的光照激发下,NdGaO3晶体可以实现稳定的相位调控~78°,通过改变光照激发强度,可以实现多态的太赫兹相位移动。该结果表明NdGaO3晶体是太赫兹移相器的合适候选材料,其灵敏度和稳定性有望在新型太赫兹光学器件中得到良好的应用。   该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金,省级重大科技专项计划中国科学院前沿科学重点研究项目的支持。(a)基于NdGaO3的光控相位调制器示意图(b)相位移动随太赫兹频率和光照开关的变化。
  • 仅细菌大小 迄今世界最小电光调制器问世
    p  据最新一期《纳米快报》报道,美国研究人员设计并制造出了目前世界上最小的电光调制器,这或许意味着未来数据中心和超级计算机所使用的能源将得到大幅削减。/pp  电光调制器在光纤网络中起着关键作用。就像晶体管作为电信号的开关一样,电光调制器可用作光信号的开关。光通信使用光,所以调制器用于打开和关闭在光纤中发送二进制信号流的光。/pp  俄勒冈州立大学电子与计算机学院副教授王小龙在接受科技日报记者采访时称,此项技术的创新点是在光子晶体的微腔里集成了透明氧化物—硅基MOS(金属氧化物半导体)结构。微腔调制器可以把光场压缩到很小的范围,通过载流子富集形成很强的电光调制效应,从而在很小的区间内实现很大的电光调制。/pp  王小龙表示,新研制的电光调制器可极大降低光互联器件的功耗。目前全球数据中心和超级计算机所使用的能源占据了全球电力使用量的4%—5%,数据中心的大部分功耗主要由互联产生,通过光取代电来降低系统功耗是今后的研究方向。但光互联研究的一个瓶颈在于电光转换,电光转换同样需要消耗大量能源。/pp  此项设计结合了材料和器件的创新,增强电子和光子之间的相互作用,从而使研究人员能够创建出一个更小的电光调制器。新调制器相比主流硅基微环电光调制器在尺寸上缩小了10倍,仅为一个细菌大小(8微米× 0.6微米),有源区更是缩小到了0.06立方微米(仅仅是波长立方尺寸的2%),在理论上可将电光转换的能耗降低2—3个数量级。/pp/p
  • 雪景科技推出全球首款无需制冷剂的商业化热调制器
    全二维气相色谱(comprehensive two-dimensional GC, or GC×GC)作为一种全新的色谱分离手段,具有分离能力强,峰容量大,定性有规律等优点。目前已经开始应用在石油化工、环境监测、天然产物分析、食品卫生、生物医药等行业,是复杂样品和痕量样品分析的强大武器。全二维色谱最核心的部件调制器可分为气流式调制器(flow modulator)和热调制器(thermal modulator)。相比气流式调制器,热调制器调制性能更加优异,而且可以直接连接质谱,是当前最主流的调制技术。市场上的热调制器普遍采用气流喷射调制方式,利用液氮或压缩空气以及热空气对色谱炉膛内的调制色谱柱进行冷却和加热,附属设备较多,运行和维护费用较高。加上居高不下的系统价格,使全二维气相色谱技术目前仅限于一些高端实验室和较前沿的科研应用,难以向广大中低端用户和常规检测普及。  雪景科技经过多年的研发,成功推出了全球首款采用半导体制冷元件的商业化固态热调制器(SSM),使全二维气相色谱(GC×GC)彻底摆脱了液氮和其他制冷剂的使用。独特的机械和热管理设计保证了产品与目前主流热调制器相当的调制性能。其小巧的结构和方便的操作极大地简化了GC×GC技术的使用难度和运营成本。由于采用了模块化设计,用户可以方便地将该调制器安装到任意气相色谱平台上,配合专业的全二维色谱数据处理软件,将常规的一维气相色谱升级成全二维气相色谱系统,极大提高现有系统对复杂样品的分析能力。另外,由于该热调制器体积小巧能耗低,可以和其他在线式或者便携式色谱进行联用甚至集成,第一次实现全二维气相色谱在在线监测和野外分析中的应用,为我国日益增长的环境、食品和化工检测需求提供一种全新的技术手段。固态热调制器  雪景科技是一家致力于推广和普及全二维气相色谱技术的公司。主要产品包括全二维气相色谱调制器、全二维色谱数据处理软件、以及全二维气相色谱系统构建和维护、应用解决方案和技术支持等。全二维气相色谱系统
  • 盛志高研究团队成功研发出一种主动智能化的太赫兹电光调制器
    近日,中科院合肥研究院强磁场中心盛志高研究团队依托稳态强磁场实验装置成功研发了一种主动智能化的太赫兹电光调制器。相关研究成果发表在国际期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 上。虽然太赫兹技术具有优越的波谱特性和广泛的应用前景,但其工程应用还严重受制于太赫兹材料与太赫兹元器件的开发。其中,围绕智能化场景应用,采用外场对太赫兹波进行主动、智能化的控制是这一领域的重要研究方向。瞄准太赫兹核心元器件这一前沿研究方向,强磁场中心磁光团队继2018年发明一种基于二维材料石墨烯的太赫兹应力调制器[Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)]、2020年发明一种基于强关联氧化物的太赫兹宽带光控调制器[ACS Appl. Mater. Inter. 12, 48811(2020)]、2021年发明一种基于声子的新型单频磁控太赫兹源[Advanced Science 9, 2103229(2021)]之后,选择关联电子氧化物二氧化钒薄膜作为功能层,采用多层结构设计和电控方法,实现了太赫兹透射、反射和吸收多功能主动调制(图a)。研究结果表明,除了透射率和吸收率,反射率和反射相位也可被电场主动调控,其中反射率调制深度可以达到99.9%、反射相位可达~180o调制(图b)。更为有趣的是,为了实现智能化的太赫兹电控,研究人员设计了一种具有新型“太赫兹-电-太赫兹”的反馈回路的器件(图c)。不管起始条件和外界环境如何变化,该智能器件可以在30秒左右自动达到太赫兹的设定(预期)调制值。(a)基于VO2的电光调制器示意图(b)透射率、反射率、吸收率和反射相位随外加电流变化(c)智能化控制原理图这一基于关联电子材料的主动、智能化太赫兹电光调制器的研发为太赫兹智能化控制的实现提供了新的思路。该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、强磁场安徽省实验室方向基金的支持。文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04736
  • 雪景科技携固态热调制器亮相PEFTEC大会
    p  两年一度的石油环境检测技术大会(PEFTEC, Petroleum, Refining, Environment Monitoring Technologies Conference)于2017年11月29-30日在比利时著名港口城市安特卫普召开。本次大会主题包括实验室检测、石油化工产品分析,环境排放监测、便携式与在线采样技术、标准物质与方法、质量控制等。吸引了全球石化炼油、环境检测、以及分析仪器行业的数百名专家学者和仪器厂商参加。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/dc6bcff0-da1b-47f5-9948-ebbfc43c649f.jpg" style="" title="IMG_20171129_100536_副本.jpg"//pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c619152a-5e82-4c70-9f7f-62dd0963efdd.jpg" style="" title="IMG_20171130_141622_副本.jpg"//pp  雪景科技作为唯一一家中国仪器厂商参加本次大会,展出了公司自主开发的基于半导体制冷技术的全二维气相色谱热调制器SSM1800。全二维气相色谱是一种具有强大分离能力的分析技术,可用于石油化工、环境检测、食品香料等行业中复杂样品的分离分析。相比传统气相色谱,全二维技术可极大提高峰容量和分辨率,一次可同时分析上千种化合物。这项技术在欧洲和北美应用较为广泛,很多实验室都有配备,积累了丰富的实用经验。但传统全二维技术需要使用液氮等制冷剂,运行成本较高,而且附属设备多,操作维护也比较复杂。主要集中于高端实验室。雪景科技开发的SSM1800采用革命性的调制方式,彻底摈弃了制冷剂使用,其独特的设计和方便简捷的操作颠覆了人们对全二维气相色谱技术的认知,吸引了广大参会的色谱应用者前来观看咨询。/pp  在了解了固态热调制器的工作原理和实际效果后,很多用户产生了浓厚的兴趣。他们表示,“SSM1800是一个令人兴奋的产品。它的出现极大简化了全二维分析的操作和维护过程,降低了这项高端分析手段的技术门槛。由于全二维技术在石化和环境行业中针对复杂体系出色的分析效果,固态热调制技术将对今后全二维气相色谱在相关应用中的普及推广起到了非常积极的作用。”/pp  strong雪景电子科技(上海)有限公司简介/strong/pp  雪景科技(J& X Technologies)是一家由海归博士创立的初创公司,致力于新型全二维气相色谱技术的设计、研发、生产、和应用。公司总部设在上海,另外在南京、北京设有分支机构。雪景科技自主开发的全球首款不使用制冷剂的固态热调制器SSM1800于2016年面世,目前已应用于国内多家高校、科研机构和企事业实验室,受到用户的广泛好评。同时雪景科技积极开拓海外市场,目前与一些国外知名分析实验室开展合作,共同推广方便易用的全二维气相色谱技术,实现其在普通实验室和常规分析上的普及应用。/p
  • 雪景科技发布全二维气相色谱气流调制器产品
    2019年8月23日,雪景科技在第二届全二维色谱技术与应用大会上正式发布了全新的气流调制器 QFM1200 QFM1200系列气流调制器采用雪景科技发明的准止流调制技术(Quasi-stop flow modulation), 通过周期性将进样口直接联通二维柱,(近似)停止一维流动并产生较大的二维流量,将一维馏出物快速释放至二维,实现调制效果。 QFM1200开创了一种全新的气流调制原理,继承了气流调制的优势,包括体积小巧,无需制冷剂,沸点范围宽,运行稳定可靠,重复性好,无需维护等。同时进一步简化了结构和附属设备,省去了目前气流调制技术常用的额外气流控制组件和微流路元件,显著降低了系统复杂度。可以在常规色谱平台上更简便、更快捷、更经济地升级到全二维气相色谱系统。雪景科技同时推出了针对不同应用的多种柱系统配置和优化色谱方法,当方法确定后可长期不间断稳定运行,在常规分析及便携式现场分析领域具有广阔的应用前景。
  • 上海光机所在液晶光学相控器件激光辐照效应方面取得新进展
    近期,中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室赵元安研究员团队与上海理工大学、苏州科技大学合作在液晶光学相控器件激光辐照效应方面取得新进展,研究厘清了液晶可变相位延迟器(LCVR)在连续激光加载下相位调控性能退化机理,并提出了性能退化补偿的预配置方法,为相关器件设计以及在高功率激光中的实际应用提供了指导方向,相关研究成果发表于Optical Materials 。   液晶相控器件可以实现对光束振幅、偏振、波前和指向等参数的调节,在激光点火、激光加工、光电对抗等高功率激光系统中有着广泛应用和研究,激光加载产生的热效应造成器件性能退化及失效的问题一直困扰着其在激光系统中的应用。   在该研究中,研究人员集成相位、温升在线测量技术并结合温度场建模分析,证实加电工作状态下LCVR的相位调控能力退化归因于连续激光加载导致的温升不但改变了液晶折射率,还影响了液晶分子在加电状态下的偏转角。上述性能退化可通过事先绘制不同激光功率下的相位响应曲线,通过降低电压进行预配置补偿,从而实现LCVR在更高功率激光辐照下按照预设相位调控参数输出。这些结果阐明了热沉积引起液晶相位器件相位调控能力退化的基本机制以及相应的补偿手段,为液晶相控器件的设计优化和实际应用提供了重要参考。   相关研究得到了国家自然科学基金、脉冲功率激光技术国家重点实验室开放基金的支持。图 1 (a)不同激光功率加载下LCVR的温度随时间的变化;(b)不同激光功率加载下LCVR的相位延迟随电压的变化;(c)不同激光功率加载下LCVR的相位延迟随电压的变化(第二次实验)。
  • 微型激光测振仪在超声领域的应用
    微型激光测振仪在超声领域的应用最近几年,超声技术在各个领域的应用越来越多,比如利用超声波原理进行医学治疗的设备也在临床实践中被广泛应用。医学超声设备主要是基于高频振动波(超声波)传入人体组织,并在局部产生热效应、机械效应和空化效应,引起目标组织的改变,从而达到治疗的目的。昊量光电全新推出的微型激光测振仪是一种非接触式的振动测量仪器,能够精确测试医学超声设备的超声振动特性和模态,在产品的研发、质检和性能优化过程中起到了至关重要的作用。激光测振仪在医学超声领域的应用具有如下优势:1、激光聚焦光斑小、空间分辨率高,能够快速定位并测量超声手术刀、洁牙器等小尺寸超声器件;2、采用非接触式的测量方法,高效便捷,可以快速检测产线上的超声设备性能,确保产品一致性,甚至可以检测超声设备在工作状态下的超声波输出特性,更加真实地反映设备的实际使用性能;3、超声检测带宽大,最高可检测5MHz左右的高频超声,同时能满足20pm以下的微弱振动分辨率要求,检测精度极高;4、集成式光学自研芯片,无需额外控制器,体积小巧使得安装测试变得更加便捷,提高测量精准性!一、 超声换能器测振超声换能器是一种将电磁能转化为机械能(声能)的装置,通常由压电陶瓷或其它磁致伸缩材料制成,常见的超声波清洗器、超声雾化器、B超探头等都是超声换能器的应用实例。针对超声领域应用需求,昊量光电全新推出了一套完整的台架式超声振动测量仪。作为这款测量仪核心部件的激光传感器,利用了集成光学技术将原有复杂光学元器件集成于微小芯片中,结合具有自主知识产权的调频连续波(FMCW)相干光检测原理,以小型集成化的设计模式,实现了传统复杂大型设备的测量能力。测试:20kHz 频率功率换能器,工作距离:375px振动图谱:在换能器在各个位置的测量结果。当换能器频率在 Mhz 附近时,幅度测量对测量精度的要求大大提高。结果显示,昊量测振传感器能很好的分辨振幅的实时波形,得到 nm 级的测量精度。二、 超声手术刀超声手术刀是一种通过激发20 kHz~60 kHz 超声振动的金属探头(刀头),对生物组织进行切割、消融、止血、破碎或去除的外科手术仪器。超声手术刀的工作性能一般与刀头的超声输出功率、频率直接相关,因此对刀头的超声特性探测至关重要。超声手术刀的刀头尺寸一般为5-10 mm,这种小尺寸结构很难采用接触式传感器测量其超声特性,而激光测振仪则可以轻松将激光聚焦到刀头位置,精确测量超声振幅与频率。三、 超声洁牙器 超声洁牙器主要工作原理是:将高频振荡信号作用于超声换能器,利用逆压电效应(或磁致伸缩效应)产生超声振动并传递至工作尖,工作尖受到激励产生共振,利用工作尖的超声波共振可以将牙齿表面的菌斑、结石或牙周表面的细菌等清除。依据我国医药行业标准(YY 0460-2009)和国际电工委员会标准(IEC 61205:1993),超声洁牙器工作尖的超声输出特性是重要的检测指标。常规超声洁牙器工作尖振动频率主要设计范围在18 kHz~60 kHz,其中以42 kHz工作频率最为常见。同时工作尖尺寸往往较小(<1mm),无法采用传统的接触式振动传感器进行检测。因此,对于超声洁牙器振动性能的检测,通常采用激光测振仪完成,其非接触式的检测方式便于开展产线上产品的逐个检测,是产品良率和一致性的有力保障。某品牌的洁牙器尖端测振四、 超声焊接 超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40 KHz 电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动,随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传到待焊接工件的接合部,在该区域,振动能量被通过摩擦方式转换成热能,将塑料化。超声波不仅可以被用来焊接硬热塑性塑料,还可以加工织物和薄膜。五.技术参数介绍昊量光电全新推出的微型超声测振仪光学元件集成化可以实现更加复杂的设计和更多的功能。集成光学芯片可以在一个单一的光学基底上包含数十到数百个光学元件,包括激光器、调制器、光电探测器和滤波器等。相对于传统基于分立器件的多普勒测振仪,MV-H以其低功耗、高性能、小型化的优势,为客户带来了低成本、便于集成的解决方案,也为激光振动传感器的广泛应用奠定了基础。1.产品参数指标2.软件功能完善3.丰富的配件可选上海昊量光电作为这款微型超声测振传感器在中国大陆地区蕞大的代理商,为您提供专业的选型以及技术服务。 更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等,涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等服务。
  • 如何正确的选择摇床振幅
    什么是摇床的振幅?摇床的振幅指托盘在做圆周运动时候的直径,有时候我们也叫“振荡直径”或“轨道直径”符号:?。作为标准,Infors提供振幅为3mm,25mm和50mm的摇床。什么是氧气传递效率(OTR)?氧气传递效率是指,氧气从大气中传入到液体中的效率。 OTR数值越高,氧传递效率越高。振幅和转速的影响这两个因素都会影响培养瓶中培养基的混合。 混合效果越好,氧传递速率(OTR)就越好。遵循这些指导原则,可以选择最适合的振幅和转速。一般来说,选择25mm振幅可以作为万能振幅应用于所有培养。正因为如此,大多摇床的振幅都是25毫米。在一些应用中,如果对氧传递/细胞生长有特殊的限制,可能会选择一些特殊的振幅。细菌,酵母和真菌培养:摇瓶中的氧气传递效率比生物反应器低得多。多数情况下氧传递可能是摇瓶培养的限制因素。 振幅与锥形培养瓶的大小相关:大瓶使用大振幅。建议:25mm振幅应用于从25毫升到2升的锥形培养瓶50mm振幅应用于2升至5升的锥形培养瓶细胞培养:然而,哺乳动物细胞培养对氧气的需求相对较低,较低的功率输入即可。* 对于250mL摇瓶,在较为宽广的振幅和振速范围(20-60mm振幅;100-300rpm)都可以提供足够的氧气传递。* 如果直径较大的烧瓶(Fernbach烧瓶)推荐使用50毫米振幅* 使用一次性培养袋,推荐使用50mm振幅。 微孔板和深孔板:对微孔板和深孔板有两种不同的方法可以获得最大的氧气转移!* 使用50mm振幅,转速不低于250rpm * 使用3mm振幅,转速在800-1000rpm 请注意以下几点在许多情况下即使选择了合理的振幅,也未必能增加生物培养量,因为培养量的增加会受到多个因素影响。举例:如果十个因素中有一两个不理想,那么无论其他因素有多好,培养量的增长都是有限的,或者可以这样说,如果培养量的受限因素只有氧传递时,振幅的正确选择会得到明显的培养箱增加。比如,碳源若是受限因素,无论氧传递效果多好,也不会达到理想的培养量。振幅和转速振幅和转速都会对氧传递造成影响。如果在转速很低(比如100rpm)的细胞培养中,振幅的不同对氧传递几乎没有明显影响。要达到最高的氧传递效果,首先是尽可能的提高转速,托盘会适当的平衡转速。并不是所有的培养物都能够在高速震荡下良好生长,一些对剪切力敏感的培养物,高转速会导致培养物死亡。 其他影响因素其他因素对氧传递也会有影响: * 装液量:锥形烧瓶的装液量为不超过总体积的三分之一。如果要达到最大氧传递,装液量不能超过10%。永远不要将装液量达到50%。* 扰流板:在所有类型的培养中,扰流板都有效提高氧传递。有些厂家推荐使用“超高产量”培养瓶。这种瓶的扰流板会增大液体摩擦力,摇床可能会达不到最大设定转速。 振幅和转速的关联关系摇瓶中的离心力可以通过下面公式计算:FC=rpm2 ×振幅离心力和振幅间存在线性关系:如果使用25mm振幅 到 50mm振幅(转速相同),离心力增加了2倍离心力和转速存在平方关系:如果转速提高到2倍(振幅相同),离心力提高4倍。如果转速提高到3倍,离心力则提高9倍!如果用振幅25mm,在给定的速度下,进行培养。如果希望用振幅50mm,达到相同的离心力,转速应该用1/2的平方根计算,因此您应该使用70%的转速,达到形同的培养条件。 请注意上述只是理论上的计算离心力的方法。现实应用中会有其他影响因素。这种计算方法可以得到近似值,供操作参考。
  • 昊量光电2024年慕尼黑上海光博会邀请函
    慕尼黑上海光博会将于2024年3月20-22日在上海新国际博览中心(上海市浦东新区龙阳路2345号)举办,届时我们将携前沿光电产品及技术解决方案在W4馆4420亮相,展品涵盖生物显微、半导体检测、激光医疗、光纤传感、精密光谱、机器视觉、偏振测量、光束匀化、光束偏转等热门应用领域,本次慕尼黑上海光博会除了前沿技术产品亮相,还有超赞的干货演讲等活动,诚邀各位新老客户拨冗莅临展位洽谈交流!W4馆4420 主题演讲日程预览 展位活动详情 展品应用速递 PPLN晶体,显微镜LED光源,LED点光源,MEMS扫描镜,AOTF,AOM,调温式热封机VTS,混频器,隔震平台,空间光调制器,LCOS,半导体激光器,荧光标准片,DMD空间光调制器,压电纳米平移台,标准分辨率靶,SCMOS,光子晶体光纤,920飞秒激光器,显微高光谱成像,微型光谱仪,3D光场显微成像模块、微球显微镜,光纤耦合LED光源,3D光场显微相机,生物阻抗分析仪,纳米孔读取器,多通道电流放大器,膜片钳,蛋白质测序仪,单光子相机,无掩模光刻机。在线椭偏仪,在线膜厚测量仪,在线拉曼光谱成像,在线荧光寿命成像,在线荧光光谱成像,自动化光电流成像,超分辨光学微球显微镜、锁相放大器、激光干涉仪,高频激振器,TDTR,266nm窄线宽激光器,波前传感器,激光光束分析仪,激光位置和指向稳定系统,多通道声光调制器AOMC,声光偏转器AODF,非球面匀化镜。2940nm铒激光器,2020nm铥激光器,激光光束分析仪,非球面匀化镜,调温式热封机VTS,混频器,激光传能光纤,激光功率计,生物电阻抗断层成像仪,医用激光光纤(紫外-中红外),医用光纤温度传感器,医用光纤压力传感器 温度解调系统,时域红外光谱仪,扫频激光器,法珀腔医疗压力传感器。PPLN晶体,显微镜LED光源,LED点光源,MEMS扫描镜,AOTF,AOM,调温式热封机VTS,混频器,隔震平台,空间光调制器,LCOS,半导体激光器,荧光标准片,DMD空间光调制器,压电纳米平移台,标准分辨率靶,SCMOS,光子晶体光纤,920飞秒激光器,显微高光谱成像,微型光谱仪,3D光场显微成像模块、微球显微镜,光纤耦合LED光源,3D光场显微相机,生物阻抗分析仪,纳米孔读取器,多通道电流放大器,膜片钳,蛋白质测序仪,单光子相机,无掩模光刻机。共聚焦拉曼光谱仪,共聚焦荧光寿命成像系统,共聚焦荧光成像,超导探测器、单光子计数器、激光稳频器、超稳腔、窄线宽稳频激光器、锁相放大器、任意波形发生器、偏频锁定模块、超快飞秒激光器、单光子相机、光刻机,单腔双光梳激光器,光纤光谱仪,拉曼光谱仪,近红外光谱仪,多光谱相机、高光谱相机,光纤探头,激光光束分析仪,PPLN晶体,声光偏转器AOD,声光调制器AOM,非球面匀化镜,激光位置和指向稳定系统,非线性晶体,F-theta场镜,扩束镜,隔震平台。二维光谱成像测量系统,多光谱相机、高光谱相机、热成像相机,变焦镜头,在线颜色测量,二维光谱颜色测量,线激光3D相机,结构光3D相机,光场相机,高光谱相机,3D傅里叶显微成像仪,光纤传感器。偏振态测量仪(三款),偏振相,锁相放大器,小尺寸宽带偏振态测量仪,高精度偏振(斯托克斯量)测量系统,光弹调制器,托卡马克专用光弹调制器,偏振分析专用锁相放大器,成像型穆勒矩阵测量系统,高精度波片相位延迟测量系统,光弹性系数测量仪,桌面主动隔振台。声光偏转器,电光偏转器,电光偏转系统,KTN电光偏转器,液晶偏振光栅,大角度闭环微型振镜,MEMS扫描镜,压电纳米平移台,液晶空间光调制器,主动隔振台,光纤偏振态测量仪,中空回射器。 昊量展位指引 关于我们
  • 法国JY推出新型MM-16相调制型椭圆偏振光谱仪
    HORIBA Jobin Yvon, 薄膜部推出了新型MM16高精度,高灵敏,低价格的相调制椭圆偏振光谱仪。 其采用液晶调制技术,2048CCD采集光谱,全谱采集时间仅2s钟,同时椭偏仪在可见光波段采用4× 4的Mueller 矩阵进行数据分析,可以精确的对测量复杂折射率材料进行分析,可广泛应用在平板显示,生物,包装和半导体领域。 目前HORIBA Jobin Yvon 在ex-situ和in-situ领域有着一系列的椭偏仪产品,UVISEL,MM16,DigiSel,PZ2000。其组成了一个高性能的椭偏家族。同时HJY公司还有多种配件可选以扩展椭偏仪的功能,如自动样品台,微光斑反射仪,液体池,高低温样品台等。基于Windows的强大软件工作平台DeltaPsi2使椭偏的数据分析变得更加的简单直观, 具体情况请查阅网站 www.jobinyvon.com 电话:021-64479785传真:021-64479480E-Mail:jjhjy@jobinyvon.cn
  • 全二维气相色谱热调制技术的发展与最新进展
    热调制技术是全二维气相色谱中使用较多的一种调制方式,在第一根色谱柱和第二根色谱柱之间以固定频率反复施加高温和低温,使一维的馏出物在该段位置产生周期性的冷聚和释放,从而实现对一维峰的调制过程。热调制技术相对于气流调制,调制效果更好,分辨率更高,而且载气流量保持不变,适合连接质谱检测器,另外冷聚过程中可以对分析物进行浓缩,灵敏度也有所提高。热调制技术已经成为应用最广泛的一种全二维气相色谱调制方法。  目前的热调制技术经历了一系列的技术革新。John Philips和Zaiyou Liu最先于1991年提出热调制技术并申请了专利。当时是在一根石英毛细柱上利用导电涂料的电阻加热和自然冷却来完成调制过程。由于导电涂料反复加热后容易剥落,而且自然冷却速度较慢,这种阻热式的调制方式被淘汰,但它却奠定了当今经典的两级热调制的技术基础。  上世纪90年代末,澳大利亚的Phillip Marriott教授发明了纵向调制冷却系统(Longitudinally Modulated Cryogenic System, LMCS)。LMCS将一个移动的冷阱(Cryo Trap)套在需要调制的色谱柱上,冷阱内可用液态二氧化碳对局部色谱柱进行制冷,冷阱套以外的色谱柱放置在色谱仪的炉膛内部,被炉膛加热。通过冷阱套的上下移动,对不同部位的色谱柱进行反复加热制冷从而完成调制(图1)。这种方式加热和制冷都十分快速有效,能产生非常理想的调制峰宽,大大增加了全二维气相色谱的实用性。LMCS的出现让众多色谱学者开始应用全二维气相色谱技术,发表了大量以此技术为基础的分析应用,对全二维气相色谱的发展产生了深远的影响。不过,由于LMCS的运动部件自外向内伸入炉膛,其两端存在很大的温差,因此易产生变形和失效,其长期稳定性一直存在问题,最终也没有商业化。不过随后发展的商业调制器均沿袭了这种思路,采用色谱仪炉膛直接加热,相比于阻热式调制器,这种方法简单稳定,可靠性大大加强,但为了在加热的炉膛内实现快速冷却,必须大量使用液态制冷剂,所以被称为制冷式热调制器。  图1. LMCS热调制器技术原理示意图  经过一系列探索与改进后,采用固定冷热喷嘴的调制器开始慢慢盛行,例如ZOEX公司的环形调制器,LECO公司的四喷嘴调制器,和Thermo Scientific公司的双喷嘴调制器。这些调制器利用喷嘴喷出的冷热气体对调制柱进行加热冷却(图2),温度变化速率快,可靠性高,该技术现已实现商品化,成为目前学术界和工业界大量使用的主流热调制器。    图2. 冷热喷嘴调制器技术原理示意图  与此同时,随着不锈钢毛细色谱柱的问世和商业化,已经消失很久的阻热式调制技术在几年前重新获得发展。其代表是美国密西根大学Richard Sacks教授的研究团队和加拿大滑铁卢大学的Tadeusz Gorécki教授的研究团队。其共同特点就是长期将调制柱放置在低温环境中,以周期性的电流直接加热需要调制的不锈钢毛细柱。这种方式利用不锈钢的导电性质,不用依赖导电涂料,稳定性显著提高。而且电加热方式简单灵活,可以产生非常窄的脉冲,实现快速释放。他们两个团队在冷却系统上稍有区别。  密西根大学的调制器核心部件安装于色谱仪炉膛内,将金属毛细管浸泡在被一个制冷机循环冷却的聚乙二醇液态腔体里来完成调制全过程。密西根大学首创的这种通过制冷机形成充足冷量的技术方案被ZOEX等公司随后纷纷采用和改进,并形成了商业化的不使用液氮的喷嘴式热调制器。但是,这些调制器仍然需要消耗大量的用于热交换的干燥的氮气或空气,并没有将全二维色谱技术真正从高端实验室或研究机构中解放出来。  滑铁卢大学的调制器核心部件最初安装于炉膛之外,并利用蜗旋管冷却技术来完成调制。蜗旋管需要消耗大量的压缩空气,因此一般也只能在实验室中使用。近年来,改进的调制器核心部件重新安装于炉膛之内,并利用一端伸出炉膛的导热铜块来实现风冷降温。这项改进终于让人看到了不消耗任何制冷剂的曙光。但是,它也牺牲了一定的调制范围,尤其是在低沸点化合物一端。  无论哪种方案,只要采用不锈钢色谱柱作为调制柱,必须同时解决电的良好接触和避免在接触点产生冷点,这样才能保证正常的色谱过程。然而。这两点往往是矛盾的。因此可以看到上述两个团队最终还是选择了直接或间接在炉膛内完成调制全过程,并由此在其它方面做出了牺牲。另外,不锈钢本身比熔融石英的热质量大了近四倍,因此在没有强制冷的条件下,降温速度很慢,例如滑铁卢大学的调制器,调制周期无法做到4秒以下 然而,目前全二维色谱的运行趋势是将调制周期优化在2秒到4秒之间,从而更好地保持第一维的色谱分离效果和节省整体分析时间。最后,不锈钢色谱调制柱必须具有不同膜厚的内部固定相才能完成对相应沸点范围化合物的调制,但是因其固定方式对良好电接触的要求,更换起来并不灵活。综上所述,采用不锈钢色谱柱电阻加热的调制器目前还有很多技术问题没有解决,在短期内难有大的突破,目前只停留在研究阶段,尚未实现商业化。  随着本世纪初微加工工艺和微机电系统(MEMS)的兴起,第一个微型固态热调制器在美国密西根大学诞生。它在一片硅晶片上集成了微色谱柱和金属丝线,利用后者脉冲式电阻加热和一块半导体制冷元件的持续冷却完成对微色谱柱的调制(图3)。这项发明由于整体设备的热质量非常微小,从而省去了制冷剂的使用,极大简化了日常操作。但是由于其微机电系统和外部宏观尺寸的设备难以实现完美的无缝连接,实际性能并不理想。此外由于分析测试市场规模比较小,不足于降低微系统的开发制造成本。经过多年的研发,该技术始终不能商业化。  图3. 基于MEMS的微型热调制器技术原理示意图  借鉴了LMCS移动式系统和微型热调制器的优势后,Guan和Xu将它们以崭新的方式结合起来,发明一种不依赖微加工工艺但又能成功使用半导体制冷的固态热调制器。这种调制器在整体上摈弃了业界一直流行的对色谱仪炉膛加热的依赖,构建了独立的冷却与加热环节以实现炉膛外的完全调制。由于不再需要大量的制冷以抵消炉膛的加热,另外冷却与加热区域进一步在空间上相互隔绝,大大增加了制冷效率。这样只依靠半导体制冷就能实现优异的调制效果,完全避免了制冷剂的使用(图4)。这种技术目前已经成功商业化。  图4. 无需制冷剂的商业化固态热调制器
  • 昊量光电正式成为美国Meadowlark Optics公司所有产品线的独家代理商
    基于长期友好的合作伙伴关系与相互信任,近日昊量光电与美国Meadowlark Optics公司正式签订独家代理协议。昊量光电正式成为美国Meadowlark Optics公司所有产品线的独家代理商。我们相信,双方这次全面深入的合作将帮助美国Meadowlark Optics公司加快在中国的业务增长,提升为中国客户的服务品质。 作为美国Meadowlark Optics公司在中国地区的独家代理商,昊量光电将全面负责美国Meadowlark公司在中国的市场拓展与客户服务。昊量光电将一如既往地为中国地区的客户提供优质的产品与服务! 美国Meadowlark Optics公司(Meadowlark Optics, Inc.)于1979年由美国国家大气研究中心的科学家Tom Baur先生创立。如今Meadowlark Optics公司已经成为全球顶级的偏振光学元器件制造商。Meadowlark Optics公司产品包括超高精度偏振片、液晶相位延迟器等。 2014年7月,美国BNS (Boulder Nonlinear System)公司商业产品部与美国Meadowlark Optics公司合并之后,美国Meadowlark Optics公司在液晶空间光调制器方面的技术实力进一步增强。 2015年3月,美国Meadowlark Optics公司正式收购CRi公司液晶空间光调制器产品线 ,Meadowlark公司在液晶空间光调制器的产品种类得到了进一步拓宽,其在液晶空间光调制器的世界领导者地位得以进一步巩固! 作为一家专业的光电产品代理商,上海昊量光电设备有限公司专注于光电领域的技术服务与产品经销,致力于引进国外顶级光电产品制造商的技术与产品,为国内客户提供优质的产品与服务。昊量光电成立于2008年。目前,昊量光电已经与国外多家知名光电产品制造商建立了良好的合作关系。其代理品牌包括美国Meadowlark公司、法国Photline/iXFiber公司、英国Gooch&Housego公司、美国ConOptics公司、法国Oxxius公司、英国Qioptiq公司、法国Cristal Laser公司、德国Cinogy公司等,其产品包括空间光调制器、声光调制器、电光调制器、半导体激光器、半导体泵浦激光器、光纤激光器、激光晶体、光束测量设备等,所涉及的领域也涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究与国防等。 昊量光电秉承“诚信、高效、创新、共赢”的核心价值观,我们为客户提供优质的产品与服务,为实现各方共赢而不懈努力! 调制器 空间光调制器CRi液晶空间光调制器超高速液晶空间光调制器透射式液晶空间光调制器液晶相位延迟器/液晶光阀超快液晶可变延迟器/液晶可变波片OEM液晶可变延迟器/相位延迟器紫外液晶可变延迟器/波片中红外液晶可变延迟器/相位延迟器(3.6um-5.7um)可调谐滤波器可调谐液晶滤波器(半高宽可选)三色液晶可调谐滤波器
  • 振动试验的重要用语:振幅、速度、加速度、频率、加振力
    ※频率(f)单位时间内(通常为1秒)振动的往返次数。单位:Hz5Hz即表示振动在1秒内往返5次。※振幅(D)振动位移的最大距离。单位:mm。单振幅(日语:片振幅):Do-p双振幅(日语:两振幅):Dp-p ※速度(V) 单位时间内振幅的变化率。单位:m/s。※加速度(A)单位时间内速度的变化率。单位:m/s2旧单位:G、gal1G = 9.80665m/s2 = 980gal1gal = 0.01m/s2 = 1cm/s2 (此单位在地震模拟试验中,经常出现。)1Gn = 10 m/s2(用于粗略计算中。)四者之间的关系式X = D0-psin(ωt+φ) φ:初始相位、 ω=2πf 角速度V0-p = dX/dt = ωD0-pcos(ωt+φ) = ωD0-psin(ωt+φ+π/2)A0-p = d²X/dt = dV/dt = -ω²D0-psin(ωt+φ) = ω²D0-psin(ωt+φ+π)相位关系速度超前位移90度,加速度超前速度90度(即超前位移180度)。这句话在理解冲击试验的加速度、速度、位移图中帮助很大,以后再述。※加速度(A)、速度(V)、振幅(D)、频率(f)的最大值关系式A0-p[m/s2] = 0.0394 D0-pf2 = 6.28 f VV0-p[m/s] = 0.00628 f D0-p= 0.159 A/fD0-p[mm] = 25.5 A/f2 = 159.2 V/f或者A0-p[m/s2] = (2πf)² × D0-p[m]V0-p [m/s] = ( 2πf ) × D0-p[m]四个量中,已知两个量,便知其他两个量。一般在振动控制仪中输入两个量,就会自动计算出其他两个量,所以,记不住这些公式关系也不大。但是,如果你在和客户商谈的时候,按照客户的要求,直接计算出来,按照这些参数,当场帮客户选定出能对应的振动试验机,相信客户一定对你另眼相看吧。这两套公式其实是同样的,下一套公式中的π=3.1416代入并将位移单位换成mm即可得到上一套公式。本人比较喜欢下一套公式,那么多数字记起来还是有点困难。另外,计算时,一定要注意单位。在振动控制仪的输入中,一定要注意振幅(位移)是全振幅还是单振幅。Dp-p = 2 D0-p。一般振动控制仪默认速度和加速度是单峰值,振幅(位移)是双振幅。如果搞错的话,那很有可能导致试验白做,试验体损坏等,造成经济损失,特别是长时间三综合试验(汽车零件的振动试验,一个方向300小时的三综合试验很多很多。)通过这些公式也可以推导出振动试验机的无负载或有负载最大能力特性曲线图,以后再述。※加振力(F)试验时,振动台需要加振的力,也称推力。单位:N、kN、kgf、tonf加振力的计算:单位N的场合:F[N] = m [kg] × A [m/s2]单位kgf的场合:F[kgf] = m [kg] × A [G]1kN = 1000N1kgf = 9.8N1tonf = 1000kgf ≑ 10kN公式中的m一般都是质量之和,即动圈质量、夹具质量(含垂直扩展台或水平滑台)、试验体质量之和。单位tonf就是我们行业常说的几吨推力中的吨,有人喜欢简写成t或ton,本人不是很喜欢这种不严谨的简写,t和ton是质量的单位,切不可混为一谈。备注:图片和部分文字等来源于网络,如有侵权,请联系作者本人。
  • 5G电光调制解调器核心部件:王家海教授团队在有机电光材料取得系统性进展
    近年来,人们在居住、工作、休闲和交通等各种不同场景的多样化业务需求推动着新一轮的光子革命。其中,以5G无线通讯为主,对于信息高速传输的需求已经渗透到大数据、机器学习、远程医疗及自动驾驶等领域,使信息突破时空限制进行智能互联。而光子作为载体的信息处理传输材料可以很好的解决传输速率慢的问题,因此制备出高速、低耗能和易于工业化生产的电光材料,从而实现高速率的数据中心光互连,成为学术界和工业界亟待解决的关键问题。在传统的商业化电光材料的研究中,主要是以无机材料铌酸锂作为代表。然而传统铌酸锂材料所制成的电光调制器的信号质量、带宽、半波电压、插入损耗等关键性能参数的提升逐渐遭遇瓶颈,电光系数低,晶体生长、加工困难、体积庞大且与CMOS工艺不兼容等。与无机材料和电子为载体的微电子材料相比,光子为载体的二阶非线性有机电光材料具有电光系数高、光学损伤阈值高、响应速度快、制备过程更易于生产,具有良好的热稳定性、成本低以及选择范围广等优点,并能易与半导体微电子器件实现集成,故而有很大的应用前景。然而有机非线性光学材料运用到商业化的电光调制器等领域也面临着技术瓶颈(难以满足Telecordia GR-468-CORE standards 标准),如何获得兼具大的电光系数(r33值)、光热稳定性、极化取向稳定性的有机电光发色团仍然是行业的难点。1. 高性能交联型有机电光材料的研究针对有机电光材料的研究难点,王家海教授团队首次提出了二元交联材料的基解决方案:将可以交联的蒽和丙烯酸酯基团修饰到发色团QLD1-QLD4的电子给体和电子桥上,发色团在电场的作用下发色极化取向,温度进一步升高,交联反应发生,以网状聚合物的形式固定住已经取向的发色团分子,光热稳定性大幅提升。此外,由于没有小分子/聚合物交联剂的存在,发色团含量高达100wt%,电光系数大幅提升。交联后,QLD1/QLD2和QLD2/QLD4薄膜的电光活性非常高,r33的最大值分别为327 pm/V和373 pm/V, 这是目前文献报告的最高值。经Diels-Alder反应后,其电光薄膜的玻璃化转变温度从~90°C增加至185°C,这高于任何其他纯发色团膜。在85℃退火后,99.63%的r33初始值可保持500 h以上,这些材料具有超高的电光活性和长期长期极化取向稳定性,为有机电光材料的器件化和商业化提供了可能。图 1 电光材料QLD1-QLD4的分子结构该成果发表在化学顶级刊物 Chemical Science, 2022, 13, 13393-13402文章链接 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/sc/d2sc05231h图 2 发色团数密度与极化效率的关系图;b)长期稳定性测试结果。2. 基于新型双给体的有机非线性光学材料的研究 研发了一种基于(N-乙基-N-羟乙基)苯胺衍生物的可修饰性双给体,并首次将其应用于非线性光学材料。在发色团的给体 和桥上分别引入三个隔离基团,用于减少分子之间的静电相互作 用,从而提高极化效率。基于此,我们开发了一系列非线性光学 发色团 BLD1-4,它们具有相同的双(N-乙基-N-羟乙基)苯胺基 给体、TCF 或 CF3–TCF 受体,和异佛尔酮衍生桥。密度泛函理 论计算表明,这四个发色团由于给体具有强大的给电子能力,比 传统的非线性光学发色团的一阶超极化率更大。纯发色团 BLD1– BLD4 的极化膜由于发色团的大空间位阻和大的一阶超极化率从而展现出非常高的极化效率。含有发色团 BLD3 的纯发色团膜在1310nm 处获得了超高的 r33 值(351pm/V)和极化效率(3.50±0.10 nm2 V-2)。大的电光系数使这些新的给体为有机非线性光学材料提 供了很有价值的参考。图 3 发色团 BLD1-4 的结构图 4 发色团 BLD1-4 的极化效率曲线该成果发表在材料刊物 Materials Chemistry Frontiers, 2022, 6,1079-1090.文章链接 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/qm/d1qm01577j3. 树枝状有机电光材料的研究图 5 发色团 C1-C3 的结构 开发出具有大电光系数和高稳定性的电光材料,一直是这个领域最具挑战性的话题。一系列基于相同的双(N,N-二乙基)苯胺给体、三亚乙基二氢呋喃受体和异佛尔酮衍生桥的发色团 C1-C3 被合成开发出来。与含有单发色团的树枝状材料 C1 进行比较,我们合成了双枝发色团分子 C2 和三枝发色团分子 C3。这是第一次将双(N,N-二乙基) 苯胺基给体用于 CLD 型发色团和多发色团系统。与 C1 发色团相比, C2 和 C3 多发色团具有更高的电光性系数和玻璃化转变温度。纯发色团 C2 的薄膜上在 1310 nm 处取得了大的 r33 系数 (180 pm/V)和极化效率(1.94±0.08 nm2 V-2),已经实现在。此外,树枝状分子 C2 的玻璃化转变温度高达 122℃。该材料具有良好的稳定性和大的电光系数,具有良好的应用前景。图 6 发色团 C1-C3 的 DSC 曲线该成果发表在材料刊物 Materials Chemistry Frontiers, 2021, 5, 8341-8351文章链接 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/qm/d1qm01337h4. 自组装型有机电光材料的研究我们已经开发了一系列自组装的树枝状电光材料。通过在发色团的给体和桥部分引入芳香树枝状化合物(HD)、三氟苄基树枝状化合物、五氟苯基树枝状化合物和蒽环,合成了四种交联型树枝状化合物H1、H2、H3 和 HLD1。此外,还合成了含有三枝化三氟苄基的多发色团 H4。基于 HD-PFD/HD-AH/TFD-TFD 的π-π相互作用使得这些分子可以进行超分子自组装的,以最大限度地减少发色团的偶极-偶极相互作用,并在高负载密度下最大限度地提高发色团的极化效率。 对于分别含有发色团 1:1 H1:H3、1:2 H3:HLD1 和 H4 的纯电光膜,已经实现了高 r33 值(328、317 和 279 pm/V)。此外,发色团的长期取向稳定性也得到了改善。在室温下 1000 小时后,自组装型电光薄膜的初始电光系数仍然保持在 95%以上。图 7 发色团 H1-H4 以及 HLD1 的结构该成果发表在材料刊物 Dyes and Pigments, 2022, 202, 110283.文章链接 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720822002054图 8 发色团 H1-H4 以及 HLD1 的极化效率与分子数密度的关系图团队负责人简介王家海,广州大学化学化工学院教授、研究生和博士后导师,2008年5月美国University of Florida化学系毕业,师从Charles R. Martin;2008年5月至2009年1月,美国约翰霍普金斯大学化学生物工程系博士后,从事微纳米器件加工课题,致力于智能器件的设计及其应用性能的探讨;2009年1月至2014年8月,分别在中科院苏州纳米所和长春应用化学研究所任副研究员,从事体外诊断纳米孔检测相关的技术开发。2014年10月加入山东大学,任研究员,从事氢能源催化剂材料的开发。2017年至今加入广州大学,百人计划教授。入选中国科学院首批促进会会员,广州市高层次青年后备青年人才,全球顶尖十万科学家之一。目前团队研究方向包括能源催化材料、锂电池、生物化学传感器、纳米孔单分子计数器和5G通讯。代表性成果发表在Advanced Materials、Biosensor and Bioelectronics、J. Am. Chem. Soc.、Nano Letters 等国际著名期刊上。
  • 上海慕尼黑光博会,滨松中国尽展光电魅力
    光,存在于构成物质的分子内部,并决定了物质的属性。它能追溯世界的起源,它可成为探索未知未涉的支点。 2016年3月15日至17日,一年一度的慕尼黑上海光博会在上海新国际博览中心举办,这个亚洲知名的激光、光学、光电行业盛会,无疑为上海的初春更添了一阵暖意。光的世界,奇妙神秘,而“光”也是滨松不断求索和创造未来新产业的立足点。在本次展会中,滨松中国携“半导体激光器及相关产品”和“成像系统”两大部分产品盛情参展。 半导体激光器无论在工业、民用,还是环保、学术都有着广泛的应用。在本次展出的展品中,氧气监测用激光二极管760nm DFB cw LD备受关注。该系列产品具有高功率、可定制发射波长等特点,在烟气监控、焚化炉燃烧监控和血液分析等方面都有广阔的应用前景。氧气监测用激光二极管760nm DFB cw LD与观众交流此外,一种发射波长在中红外波段(4 um 到10 um) 的,针对特殊气体监测需求的半导体激光器——量子级联激光器也同时亮相。该类产品由于发光原理和常规LD完全不同,并且为环境监控的痕量气体分析等中红外应用提供了创新性的光源解决方案,而日益受到关注。此外,最新的QCL模块也在于本次展会在国内首展。 QCL产品成像系统方面,由空间光调制器和相机组成的“激光全息系统DEMO”则担任起了本次展台的“迎宾”。通过空间光调制器对激光进行相位调制,接下来经反傅里叶变换后,在相机上进行了 “滨松中国欢迎你” 激光全息成像,也着实赚足了眼球。激光全息成像系统DEMO空间光调制器(左)和相机(右)空间光调制器(LCOS-SLM),简单来说是通过电压改变液晶的折射率,以此可控制每一个像素的折射率,进而对每一个像素的相位进行调制。可应用于光相位调制、激光整形、消除系统像差(波前矫正)等应用。滨松LCOS-SLM具有高精度、高达95%的光利用率、高阈值、可定制等特点。技术工程师为客户进行产品和应用介绍 三天展出时间非常短暂,但是光事业却宏大长远。滨松以“光子是我们的事业”为不变初心,也将一如既往为各行各业提供值得信赖的光电产品。接受OFweek网站记者采访
  • Angew成果|离子淌度调制提升空间脂质组分析的结构解析能力
    离子淌度调制提升空间脂质组分析的结构解析能力空间脂质组分析可揭示脂质在生物组织或器官中的含量及空间分布,是基础生物学和疾病研究的重要技术。空间脂质组分析的底层技术一般为质谱成像,其具有免标记、高空间分辨率和高灵敏度等优势,可同时表征大量脂质分子在生物组织中的空间分布。然而,脂质和代谢物的质谱成像主要依赖于质量测定,对分子结构的表征能力不足,常由于脂质和代谢物异构体的存在而导致分析偏差乃至错误。在质谱成像过程中,单个像素点的样品量和分析时间极为有限,对逐个离子串联分析会导致分析时间长和灵敏度降低等问题,因此如何在质谱成像的同时实现分子的结构解析一直是分析科学的挑战。此外,在成像过程中丰度、离子化效率各异的待分析离子同时进入质谱,存在显著离子抑制等问题,给中低丰度离子的检测和结构鉴定造成困难。近日,清华大学精密仪器系的欧阳证、马潇潇教授团队开发了一种多目标脂质结构质谱成像技术,通过离子淌度技术对待分析离子的快速时空聚焦和分离,在不增加质谱成像时间的情况下,显著提升了空间脂质组分析的结构解析能力。该技术采用数据非依赖采集方法,利用离子淌度分离对单像素点的母离子强度进行“调制”,将淌度分离后的母离子不经质量隔离而完全碎裂 (Mobility modulated sequential dissociation, MMSD)。根据母离子及相应子离子组成随淌度时间不断变化的特点,发展了智能谱图解卷积算法,实现40多种脂质的结构解析和20种脂质在组织上的空间可视化,包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺等。具备结构解析功能的质谱成像可实现传统空间脂质组分析难以实现的脂质异构体结构鉴定和空间可视化。在鼠脑组织中,该技术揭示了多种脂质异构体的差异性乃至互补性空间分布,如 PE O-18:2_20:4、PE O-16:0_22:6 和 PE 16:1_22:4、PE 16:0_22:5等。在对人肝癌的组织切片分析中,该方法揭示了磷脂酰乙醇胺 PE 36:2的一组异构体(PE 18:1_18:1、PE 18:0_18:2)在癌组织和癌旁组织中的特异性分布,并且PE 18:1_18:1集中分布于癌组织,可用于精准划分肿瘤组织边界,表明该技术可在更深层结构维度上揭示脂质癌症生物标志物。这项工作所提出的多目标脂质结构解析及空间成像方法,从原理上同样适用于多肽、代谢物等生物分子的空间可视化及结构解析。结构解析赋能的脂质质谱成像,是空间脂质组学技术发展的题中之义,也是精准脂质组分析和功能脂质组研究必不可少的技术基础。该技术的提出,为空间结构脂质组分析提出了一种解决方案,也有望促进质谱成像实现从质量测定到结构鉴定的研究范式转换。 论文作者:论文第一作者是清华大学博士研究生钱耀,通讯作者是清华大学精密仪器系欧阳证、马潇潇教授。清华大学郭翔宇博士和清华大学长庚医院王韫芳研究员对技术建立和生物医学应用做出了重要贡献。清华大学精仪系、清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室为第一作者单位。本项目得到国家自然科学基金委重点、面上项目及重点研发计划(前沿生物技术)青年科学家项目(2022YFC3401900)资助。 论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202312275
  • 上海光机所斐波那契-比累对切光子筛相移全息成像研究取得进展
    p style="text-align: justify text-indent: 2em "中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室张军勇课题组针对相移干涉技术,首次构造了三焦点的累对斐波那契-比span style="text-indent: 2em "切光子筛,实验验证了基于单次曝光的相移数字全息成像技术。相关成果发表在[Optics Express, 27, 32392 (2019)]。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "相移干涉技术广泛应用于各类测量中,比如折射率、光学元件损伤、波前测量、光学表面缺陷等诸多领域。而融合了相移技术的数字全息成像,更是极大地推动了全息领域的蓬勃发展。传统移相器分为两类,一类是压电陶瓷、波片、空间光调制器等通过分时实现多次曝光,另一类是基于光栅等衍射元件的空分相移技术实现单次曝光。基于前期希腊梯子透镜的工作基础,课题组设计了一类三焦点的斐波那契光子筛,在传统单焦点比累对切透镜的基础上成功延拓出了三焦点的斐波那契-比累对切光子筛,不仅实现了对参考光与物光在单次曝光下的多重锁相拷贝,顺利解决了数字全息中的移相问题,而且对于微小待测物体,该结构表现出共光路特性,可以单光路实现相移干涉记录,这一特性进一步增强了测量光路的稳定性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "斐波那契-比累对切光子筛属于振幅型衍射透镜,适用于相移X射线全息术。对于EUV及更长的相干光波段,可以设计成位相型衍射透镜,提高衍射效率,提升对弱信号的检测与成像能力。该项研究得到国家自然科学基金和中科院青年创新促进会项目的支持。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-27-22-32392" target="_self" style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong论文链接/strong/span/a/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 172px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/bc55fad6-fda1-4f21-9d31-57e8dc973614.jpg" title="斐波那契-比累对切光子筛的原理图.png" alt="斐波那契-比累对切光子筛的原理图.png" width="450" height="172" border="0" vspace="0"//ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "斐波那契-比累对切光子筛的原理图/pp style="text-indent: 0em text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 197px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/02360f2a-a8e2-4f68-9ac1-54f6d4c5742f.jpg" title="待测物体重构的实验结果,振幅(a)与位相(b)分布.png" alt="待测物体重构的实验结果,振幅(a)与位相(b)分布.png" width="450" height="197" border="0" vspace="0"//ppbr//pp style="text-align: center text-indent: 0em "待测物体重构的实验结果,振幅(a)与位相(b)分布/p
  • 东南大学崔铁军院士团队Nature子刊,基于二维可编程超表面的定向信息调制技术
    【科学背景】随着无线通信技术的不断发展,对更高数据速率、更低延迟和更少错误率的需求不断增长,推动了下一代无线通信系统朝着更高的载波频率和超大规模天线阵列的方向发展。然而,这一进程也带来了对通信网络安全性和抗干扰能力的重大挑战。传统的加密方法通常在网络层实施,增加了消息代码的长度和传输开销,并需要密钥交换,这使得满足高带宽和超低延迟通信系统的要求变得困难。为应对这些挑战,近年来多种物理层安全方法得到了开发,其中包括相控阵波束成形技术和人工噪声干扰技术。这些方法的目标是通过增加信号到合法接收者和窃听者之间的信道容量差异来提升通信的安全性。然而,传统的波束成形技术存在体积庞大、能耗高等问题,同时发射机无差别地向所有方向辐射未失真的信号,理论上允许配备灵敏接收器的窃听者截获信息。这些安全隐患促使了对定向通信技术的探索。定向信息调制(DIM)作为一种有前景的物理层安全技术,利用多天线的波束成形能力,在期望方向传输正确的星座符号,同时在其他非法方向将其失真为噪声,从而确保了信息的安全。然而,现有的DIM方案存在一些问题,例如体积庞大、能耗高、成本高以及无法支持二维(2D)和高阶调制等。当前的主流DIM实现大多依赖于相控阵和时间调制阵列(TMA),这些方案虽然能够生成任意幅度和相位的响应,但由于硬件昂贵、能耗高,且只能支持一维传输,限制了其应用范围。为了解决这些问题,近年来可编程超表面(PM)被引入DIM研究。PM具有灵活的电磁波实时调控能力,可以作为一个高度集成的通信系统,具有更简单的架构、更低的成本和更少的能耗。已有研究尝试使用PM实现定向通信,包括近场幅度移位键控(ASK)调制、远场正交相位移键控(QPSK)调制等。然而,这些方案通常只利用电磁波的相位或幅度特征,缺乏高阶调制和正交幅度调制(QAM)方案,并且需要外部射频源,限制了其应用于空间受限的环境。有鉴于此,东南大学崔铁军院士团队在“Nature Communications”期刊上发表了题为“Two-dimensional and high-order directional information modulations for secure communications based on programmable metasurface”的最新论文。本研究提出并实验演示了一种基于二维(2D)PM的DIM方案,旨在克服现有DIM方案中的缺陷。该方案集成了可控组件,能够在期望方向生成正确的星座符号,并形成一个可重构的低剖面调制器,提供发射机与多个接收机之间的独立通信链路。通过使用交替方向乘子法(ADMM)框架中的快速高效算法优化编码序列,该方案实现了在谐波下的定向安全性,并在多通道模式下验证了8PSK、16QAM和64QAM的星座图。【科学亮点】(1)本文首次提出了一种基于2位可编程超表面(PM)的二维及高阶DIM方案,并成功实现了这一方案。该方案利用PM的可调控组件和快速高效的离散优化算法,克服了传统DIM方案存在的体积庞大、能耗高、成本高以及无法支持二维(2D)和高阶调制的缺陷。实验中,PM方案能够生成正确的星座符号,并在多方向波束中传输,显示了其在定向信息调制(DIM)方面的潜力。(2)通过在多通道模式下进行的验证实验,本文展示了该DIM方案的有效性。具体而言,三组星座图(8相位移键控(PSK)、16正交幅度调制(QAM)、64QAM)在多通道模式下得到了验证,测量结果表明,接收到的信号在期望方向上保持了与预设星座图一致的结构,而在其他方向上则出现了失真。这表明该系统不仅能够进行数字信息的直接传输,还能实现信息的定向安全,即只有期望方向的用户能够接收到正确的符号,而其他方向的用户将接收到失真的符号,从而确保了信息的安全性。【科学图文】图1:基于PM的DIM方案的示意图。图2:PM-based DIM方案中使用的元件的详细信息。图3:单通道模式的选定测量结果。图4:单通道模式下测得的EVM值。图5:双通道16QAM方案中的选定测量结果。图6:评估双通道16QAM中的串扰的结果。7:双通道16QAM实验中测得的EVM值。图8:验证所提出DIM方案的安全区域特性和宽带性能的测量信号结构,其中红色圆形标记表示参考星座符号。【科学启迪】本文提出的基于二维可编程超表面(PM)的定向信息调制(DIM)方案在物理层安全领域开创了新的方向。传统的无线通信系统面临着信息安全的重大挑战,尤其是当发射信号无差别地传播到所有方向时,窃听者有可能截获到未加密的信息。传统的加密方法虽然能够在网络层提供安全性,但它们往往增加了通信延迟和复杂性,并无法有效解决对高带宽和低延迟通信系统的需求。本研究首次利用二维PM结合快速高效的离散优化算法,提出了一种在多方向上生成和传输正确星座符号的DIM方案。这种方案不仅克服了现有DIM技术中的体积庞大和高能耗等问题,还支持了二维及高阶调制,为未来的无线通信系统提供了更为灵活的解决方案。特别是通过在期望方向传输清晰的信号,并在其他方向进行信号失真,这种定向传输模式大大提高了信息的安全性,防止了非目标方向用户的潜在窃听。此外,实验验证了该方案在8PSK、16QAM和64QAM等多种星座图下的有效性,展示了其在多通道模式下的优异性能。这不仅表明该技术在实际应用中具有高度的可靠性,也为未来高吞吐量、低延迟的无线通信系统的发展奠定了坚实的基础。文献详情:Xu, H., Wu, J.W., Wang, Z.X. et al. Two-dimensional and high-order directional information modulations for secure communications based on programmable metasurface. Nat Commun 15, 6140 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-50482-y
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