2017年 10卷 第5期
2017, 10(5): 523-540.
doi:10.3788/CO.20171005.0523
摘要
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摘要:
超颖表面是一种特殊的二维亚波长阵列结构，具有很强的光场调控能力，兼有超薄、低损耗、易加工等优势，表现出广阔应用前景，近些年吸引了广泛的研究兴趣。本文将综述超颖表面的原理与研究进展，简要分析已报道的超颖表面类型，并重点介绍其在广义折反射、偏振转换、光束轨道角动量操控以及计算全息中的应用。超颖表面设计灵活、功能强大，有望在诸多应用中取代传统光电器件。未来基于超颖表面的新型、宽带、高效率、多功能以及主动可调功能器件等将是其重要的发展方向。
超颖表面是一种特殊的二维亚波长阵列结构，具有很强的光场调控能力，兼有超薄、低损耗、易加工等优势，表现出广阔应用前景，近些年吸引了广泛的研究兴趣。本文将综述超颖表面的原理与研究进展，简要分析已报道的超颖表面类型，并重点介绍其在广义折反射、偏振转换、光束轨道角动量操控以及计算全息中的应用。超颖表面设计灵活、功能强大，有望在诸多应用中取代传统光电器件。未来基于超颖表面的新型、宽带、高效率、多功能以及主动可调功能器件等将是其重要的发展方向。
2017, 10(5): 541-554.
doi:10.3788/CO.20171005.0541
摘要:
近红外光热转换纳米晶材料因其在近红外区（普遍位于780~1 400 nm）的高效光热转换性能，已广泛应用于光热杀死癌细胞、肿瘤治疗、海水淡化等领域。因其多样的液相制备方法和形貌控制、纳米结构复合、逐渐提高的光热转换效率以及表面易于药物修饰等优点，该材料在光热成像诊断、光热治疗等领域引起了学术界的广泛关注。本文综述了近红外光热转换纳米晶的研究进展，主要包括贵金属纳米晶、铜硫族半导体纳米晶、碳相关纳米晶以及这些纳米晶材料构成的复合结构，同时介绍了具有较高光热转换效率的表面等离子体共振（SPR）材料的研究进展，尤其是双模态SPR性质的耦合在光热转换领域的应用前景。基于其性能协同耦合的特性，双模态表面等离子体共振耦合的复合纳米晶将是近几年光热转换纳米晶发展的重要方向。
近红外光热转换纳米晶材料因其在近红外区（普遍位于780~1 400 nm）的高效光热转换性能，已广泛应用于光热杀死癌细胞、肿瘤治疗、海水淡化等领域。因其多样的液相制备方法和形貌控制、纳米结构复合、逐渐提高的光热转换效率以及表面易于药物修饰等优点，该材料在光热成像诊断、光热治疗等领域引起了学术界的广泛关注。本文综述了近红外光热转换纳米晶的研究进展，主要包括贵金属纳米晶、铜硫族半导体纳米晶、碳相关纳米晶以及这些纳米晶材料构成的复合结构，同时介绍了具有较高光热转换效率的表面等离子体共振（SPR）材料的研究进展，尤其是双模态SPR性质的耦合在光热转换领域的应用前景。基于其性能协同耦合的特性，双模态表面等离子体共振耦合的复合纳米晶将是近几年光热转换纳米晶发展的重要方向。
2017, 10(5): 555-567.
doi:10.3788/CO.20171005.0555
摘要:
近年来，量子点在结构可控、光谱调节和光学稳定方面的研究进展，表明基于量子点的聚光器件表现出优于基于传统有机染料分子的光输出性能。量子点聚光器成为目前量子点研究领域的新方向。量子点在宏量制备和绿色制备方面的深入研究，使得量子点的制造成本逐步降低，基于量子点的聚光器具有光电转换效率和成本上的优势。本文综述了量子点聚光器的研究进展，主要包括荧光型聚光器的优点、聚光器对量子点光学性质的要求、器件制备的工艺和器件的性能表征方法。重点阐述了量子点的太阳光吸收能力、荧光量子产率和重吸收等关键因素对聚光器件性能的影响，同时介绍了该领域目前最新的研究方向，展望了廉价太阳能窗户在未来城镇建筑上的潜在应用。
近年来，量子点在结构可控、光谱调节和光学稳定方面的研究进展，表明基于量子点的聚光器件表现出优于基于传统有机染料分子的光输出性能。量子点聚光器成为目前量子点研究领域的新方向。量子点在宏量制备和绿色制备方面的深入研究，使得量子点的制造成本逐步降低，基于量子点的聚光器具有光电转换效率和成本上的优势。本文综述了量子点聚光器的研究进展，主要包括荧光型聚光器的优点、聚光器对量子点光学性质的要求、器件制备的工艺和器件的性能表征方法。重点阐述了量子点的太阳光吸收能力、荧光量子产率和重吸收等关键因素对聚光器件性能的影响，同时介绍了该领域目前最新的研究方向，展望了廉价太阳能窗户在未来城镇建筑上的潜在应用。
2017, 10(5): 568-577.
doi:10.3788/CO.20171005.0568
摘要:
有机无机杂化钙钛矿材料被广泛应用于光电器件领域，特别是其作为太阳能电池的吸光材料，受到学术界和工业界越来越多的关注。钙钛矿太阳能电池的产业化进程正在进行中，而在进一步降低制备成本、提高电池转换效率的同时，研究出一种操作简单且可重复性高的制备钙钛矿薄膜的技术具有十分重要的意义。与其他传统的溶液处理方法不同，蒸汽辅助溶液过程（VASP）处理法避免了薄膜在生长过程中溶解以及溶剂化作用，抑制了晶核的形成，使薄膜快速重组，获得致密的高质量钙钛矿薄膜。目前报道，基于此薄膜制备的平面结构钙钛矿太阳能电池转换效率高达16.8%。本文综述了低温（＜150℃）VASP法制备的钙钛矿薄膜及光伏器件的相关研究进展，并对该技术的产业化前景做了展望。VASP制备过程简单、薄膜性能优异且可重复性高，为进一步制备大面积、高质量薄膜提供了可能。
有机无机杂化钙钛矿材料被广泛应用于光电器件领域，特别是其作为太阳能电池的吸光材料，受到学术界和工业界越来越多的关注。钙钛矿太阳能电池的产业化进程正在进行中，而在进一步降低制备成本、提高电池转换效率的同时，研究出一种操作简单且可重复性高的制备钙钛矿薄膜的技术具有十分重要的意义。与其他传统的溶液处理方法不同，蒸汽辅助溶液过程（VASP）处理法避免了薄膜在生长过程中溶解以及溶剂化作用，抑制了晶核的形成，使薄膜快速重组，获得致密的高质量钙钛矿薄膜。目前报道，基于此薄膜制备的平面结构钙钛矿太阳能电池转换效率高达16.8%。本文综述了低温（＜150℃）VASP法制备的钙钛矿薄膜及光伏器件的相关研究进展，并对该技术的产业化前景做了展望。VASP制备过程简单、薄膜性能优异且可重复性高，为进一步制备大面积、高质量薄膜提供了可能。
2017, 10(5): 578-587.
doi:10.3788/CO.20171005.0578
摘要:
本文首先介绍了 武器在未来战争中的突出地位和发展现状，阐明了高能 束与目标材料相互作用时的热效应毁伤机理；总结了基于等离子喷涂的反射型 防护涂层的研究进展，包括等离子喷涂金属涂层和陶瓷涂层的研究进展、以及各自的技术特点和防护效果，为高能 防护领域的研究提供了借鉴。研究结果表明，控制金属涂层在 辐照过程中的氧化现象能有效地提高涂层的 防护性能，同时具有优异反射性能的新型陶瓷涂层在高能 防护领域中有较好的发展前景。
本文首先介绍了 武器在未来战争中的突出地位和发展现状，阐明了高能 束与目标材料相互作用时的热效应毁伤机理；总结了基于等离子喷涂的反射型 防护涂层的研究进展，包括等离子喷涂金属涂层和陶瓷涂层的研究进展、以及各自的技术特点和防护效果，为高能 防护领域的研究提供了借鉴。研究结果表明，控制金属涂层在 辐照过程中的氧化现象能有效地提高涂层的 防护性能，同时具有优异反射性能的新型陶瓷涂层在高能 防护领域中有较好的发展前景。
2017, 10(5): 588-602.
doi:10.3788/CO.20171005.0588
摘要:
全息是目前一项极具前景的科学技术，即通过信号光和参考光的干涉，在小小的全息图上记录丰富的信息。相比于传统全息仅记录光波的相位、振幅信息，偏光全息可以将额外的偏振信息记录于偏振态敏感材料中。本文从偏光全息材料入手，详细介绍了偏光全息生产过程；同时介绍基于琼斯理论和张量理论的偏光全息原理和研究进展；最后描述了偏光全息在全息存储和纳米光学领域的发展前景。
全息是目前一项极具前景的科学技术，即通过信号光和参考光的干涉，在小小的全息图上记录丰富的信息。相比于传统全息仅记录光波的相位、振幅信息，偏光全息可以将额外的偏振信息记录于偏振态敏感材料中。本文从偏光全息材料入手，详细介绍了偏光全息生产过程；同时介绍基于琼斯理论和张量理论的偏光全息原理和研究进展；最后描述了偏光全息在全息存储和纳米光学领域的发展前景。
2017, 10(5): 603-618.
doi:10.3788/CO.20171005.0603
摘要:
光学微透镜阵列在光学系统中的应用广泛，需求量大，而玻璃模压成形技术是最高效的微透镜阵列量产加工方法，具有精度高，一致性好，生产成本低等特点，有重要的应用研究价值。本文介绍了光学微透镜阵列的设计原理，模具制造技术，模压成形技术及相应检测技术；重点介绍了微透镜阵列模压成形试验与有限元仿真研究的最新进展；最后对微透镜模压成形发展前景进行了展望，包括微透镜阵列模压材料，模具表面镀层技术及超声复合加工技术在微透镜阵列模压成形中的应用等。
光学微透镜阵列在光学系统中的应用广泛，需求量大，而玻璃模压成形技术是最高效的微透镜阵列量产加工方法，具有精度高，一致性好，生产成本低等特点，有重要的应用研究价值。本文介绍了光学微透镜阵列的设计原理，模具制造技术，模压成形技术及相应检测技术；重点介绍了微透镜阵列模压成形试验与有限元仿真研究的最新进展；最后对微透镜模压成形发展前景进行了展望，包括微透镜阵列模压材料，模具表面镀层技术及超声复合加工技术在微透镜阵列模压成形中的应用等。
2017, 10(5): 619-640.
doi:10.3788/CO.20171005.0619
摘要:
诱导击穿光谱技术是一种新的材料识别及定量分析技术。但是光谱的重复性低限制其由定性分析向定量分析的发展。因此提高 诱导等离子光谱信号信噪比及等离子体的空间稳定性对于提高光谱信号的可重复性、降低基体效应等不利因素影响有着积极的作用。同时光谱信号信噪比的增强可降低对 器输出能量的要求，有效降低了 诱导击穿光谱集成系统的成本，有利于此技术向更多领域拓展。本文对实验中采用的双脉冲或多脉冲增强，放电脉冲再激发，空间限域，磁场束缚和微波辅助增强四大类方法加以总结及概括。在此基础上深入探讨光谱增强的物理机制，从而为进一步提高光谱信号稳定性及定量化分析的精确度提供有力的理论支持。
诱导击穿光谱技术是一种新的材料识别及定量分析技术。但是光谱的重复性低限制其由定性分析向定量分析的发展。因此提高 诱导等离子光谱信号信噪比及等离子体的空间稳定性对于提高光谱信号的可重复性、降低基体效应等不利因素影响有着积极的作用。同时光谱信号信噪比的增强可降低对 器输出能量的要求，有效降低了 诱导击穿光谱集成系统的成本，有利于此技术向更多领域拓展。本文对实验中采用的双脉冲或多脉冲增强，放电脉冲再激发，空间限域，磁场束缚和微波辅助增强四大类方法加以总结及概括。在此基础上深入探讨光谱增强的物理机制，从而为进一步提高光谱信号稳定性及定量化分析的精确度提供有力的理论支持。
2017, 10(5): 641-655.
doi:10.3788/CO.20171005.0641
摘要:
有机气溶胶的热/动力学研究是多学科交叉的前沿研究领域，其核心问题主要是非理想混合包括挥发性、液-液相分离、非平衡传质动力学等，精确测量这些过程相关理化参数是目前研究的瓶颈。光镊系统可以悬浮气溶胶单颗粒，获得高信噪比受激拉曼光谱，在研究气溶胶物理化学性质与其大气效应中具有独到优势。被广泛用于有机及其与无机混合体系气溶胶的吸湿性、挥发性、水传质动力学、液-液相分离过程研究中。本文综述了 悬浮气溶胶单颗粒技术的研究进展，主要包括光镊技术的原理和技术手段，以及在气溶胶关键物理化学参数测量中的应用。通过光镊系统，一方面可以获得重要理化参数的精确结果，另一方面可以对实际环境中悬浮液滴的状态进行模拟测量，从而为大气科学的研究与污染治理提供重要支撑。
有机气溶胶的热/动力学研究是多学科交叉的前沿研究领域，其核心问题主要是非理想混合包括挥发性、液-液相分离、非平衡传质动力学等，精确测量这些过程相关理化参数是目前研究的瓶颈。光镊系统可以悬浮气溶胶单颗粒，获得高信噪比受激拉曼光谱，在研究气溶胶物理化学性质与其大气效应中具有独到优势。被广泛用于有机及其与无机混合体系气溶胶的吸湿性、挥发性、水传质动力学、液-液相分离过程研究中。本文综述了 悬浮气溶胶单颗粒技术的研究进展，主要包括光镊技术的原理和技术手段，以及在气溶胶关键物理化学参数测量中的应用。通过光镊系统，一方面可以获得重要理化参数的精确结果，另一方面可以对实际环境中悬浮液滴的状态进行模拟测量，从而为大气科学的研究与污染治理提供重要支撑。
2017, 10(5): 656-665.
doi:10.3788/CO.20171005.0656
摘要:
由于其独特的大气敏感特性，太赫兹波在大气遥感领域起着越来越重要的作用。国际上太赫兹大气遥感技术发展方兴未艾。2004年，美国NASA发射AURA卫星，探测仪器中包括了具有两种极化的2.5 THz辐射计；2007年，欧空局ESA研制了Marschals外差式光谱仪，采用临边探测方式探测气体成分在亚毫米波段热辐射的高光谱。我国在轨气象卫星风云三号已经具备毫米波段辐射计，风云四号卫星是世界上首颗搭载太赫兹遥感仪的地球静止轨道气象卫星。针对我国大气遥感的现状，在概述国内外太赫兹遥感应用和技术的基础上，提出发展自主知识产权的大气遥感技术的思路；大力发展自主知识产权的太赫兹关键器件、太赫兹探测仪系统集成，研究太赫兹大气探测的新原理和反演新方法，整体提升我国在大气遥感领域的技术水平。
由于其独特的大气敏感特性，太赫兹波在大气遥感领域起着越来越重要的作用。国际上太赫兹大气遥感技术发展方兴未艾。2004年，美国NASA发射AURA卫星，探测仪器中包括了具有两种极化的2.5 THz辐射计；2007年，欧空局ESA研制了Marschals外差式光谱仪，采用临边探测方式探测气体成分在亚毫米波段热辐射的高光谱。我国在轨气象卫星风云三号已经具备毫米波段辐射计，风云四号卫星是世界上首颗搭载太赫兹遥感仪的地球静止轨道气象卫星。针对我国大气遥感的现状，在概述国内外太赫兹遥感应用和技术的基础上，提出发展自主知识产权的大气遥感技术的思路；大力发展自主知识产权的太赫兹关键器件、太赫兹探测仪系统集成，研究太赫兹大气探测的新原理和反演新方法，整体提升我国在大气遥感领域的技术水平。
2017, 10(5): 666-680.
doi:10.3788/CO.20171005.0666
摘要:
量子点材料兼具极高的色纯度、发光颜色可调以及的荧光量子产率高等特点，已成为显示领域中的明星材料，在提升显示器件的色域方面具有巨大潜力。基于量子点材料的液晶显示背光技术是目前量子点材料在显示器件中的主流应用方向，引起了学术界和工业界的广泛关注。本文将综述量子点液晶显示背光技术的研究进展，主要包括量子点材料的选择、背光结构的应用以及材料复合与封装技术的发展现状，重点介绍了目前产业界广泛关注的量子点光学膜技术，特别是国内自主知识产权的低成本钙钛矿量子点光学膜技术，由于其具备广色域（124% NTSC）、易加工、低成本等特点，已成为具有成长潜力的技术路线。
量子点材料兼具极高的色纯度、发光颜色可调以及的荧光量子产率高等特点，已成为显示领域中的明星材料，在提升显示器件的色域方面具有巨大潜力。基于量子点材料的液晶显示背光技术是目前量子点材料在显示器件中的主流应用方向，引起了学术界和工业界的广泛关注。本文将综述量子点液晶显示背光技术的研究进展，主要包括量子点材料的选择、背光结构的应用以及材料复合与封装技术的发展现状，重点介绍了目前产业界广泛关注的量子点光学膜技术，特别是国内自主知识产权的低成本钙钛矿量子点光学膜技术，由于其具备广色域（124% NTSC）、易加工、低成本等特点，已成为具有成长潜力的技术路线。
2017, 10(5): 681-698.
doi:10.3788/CO.20171005.0681
摘要:
折反射周视系统作为近十几年发展起来的一种新型周视视觉实现形式，相比相机旋转扫描、多相机图像拼接和鱼眼镜头大视场成像等常规方法，在小型化、结构灵活性、成本和实时性方面具有优势。本文综述了折反射周视系统的成像模型、系统标定、畸变校正和全视场清晰成像等基本问题研究状况，讨论了折反射周视系统在红外成像和立体视觉领域的扩展应用研究现状，最后总结了目前存在的问题，并提出未来折反射周视成像系统将围绕非单视点成像模型、提高空间分辨力的方法和处理算法实时实现开展研究。
折反射周视系统作为近十几年发展起来的一种新型周视视觉实现形式，相比相机旋转扫描、多相机图像拼接和鱼眼镜头大视场成像等常规方法，在小型化、结构灵活性、成本和实时性方面具有优势。本文综述了折反射周视系统的成像模型、系统标定、畸变校正和全视场清晰成像等基本问题研究状况，讨论了折反射周视系统在红外成像和立体视觉领域的扩展应用研究现状，最后总结了目前存在的问题，并提出未来折反射周视成像系统将围绕非单视点成像模型、提高空间分辨力的方法和处理算法实时实现开展研究。
