Si掺杂Ag基超分辨薄膜读出性能研究

超分辨薄膜是一种能够实现突破光学衍射极限的功能薄膜,它在超分辨近场光存储技术中起到至关重要的作用。采用磁控溅射共溅的方式制备了Ag掺杂一定量Si的超分辨复合薄膜,测试了其作为掩膜层的超分辨光盘读出性能,并获得了最佳的薄膜制备条件,即当Ag溅射功率为55 W,Si为95 W,溅射时间为80s,薄膜厚度为39nm时,超分辨光盘的读出信号载噪比(CNR)最高为28dB。用X射线光电子能谱测量了上述薄膜的组成,用扫描电子显微镜观察了薄膜微区形貌,并用椭圆偏振光谱仪测量了薄膜的光学常数和厚度。超分辨复合薄膜的读出机理可以用Ag的散射型机理解释。光盘在持续读出10万次以后读出信号基本没有下降。     

超分辨近场结构技术及其应用

超分辨近场结构(Super RENS)技术是在传统的超分辨光盘技术和近场光学的基础上发展起来的新技术。介绍了Super RENS技术的基本原理:利用掩膜层的非线性效应或表面等离子体增强效应,在近场区域可以记录、读出超过衍射极限的信号。综述了该技术在纳米光信息存储和光刻方面应用研究的最新进展,提出了存在的问题,展望了它的发展前景。     

GdFeCo/TbFeCo磁超分辨磁光记录薄膜研究

用磁控溅射法制备了GdFeCo/TbFeCo交换耦合两层薄膜,利用不同温度的克尔磁滞回线和VSM磁滞回线研究了读出层(GdFeCo)变温磁化方向变化过程.结果表明,随温度升高读出层从平面磁化转变为垂直磁化,交换耦合两层薄膜具有中心孔探测磁超分辨的基本性能.转变过程主要受饱和磁化强度（M_s）的影响,在GdFeCo的补偿温度附近,读出层的磁化强度较小,退磁场能也较小,在交换耦合的作用下,使读出层(GdFeCo)的磁化方向发生转变.磁化方向的转变在75℃~125℃的温度范围内变化较快.     

超分辨成像及超分辨关联显微技术研究进展

光学成像系统中有限孔径对光波的衍射,使得光学显微成像技术的分辨率受到"衍射极限"限制而无法进一步提高.自1873年E.K.Abbe提出该问题以来,衍射极限就一直是学术界研究的热点.近年来,随着高强度激光、高灵敏探测器等光电器件研制技术以及新型荧光探针开发等相关领域的快速发展,光学显微技术衍射极限问题的研究迎来了新的契机,超分辨显微成像技术(super-resolution microscopy.SRM)在近十年内取得了令人瞩目的巨大成就.本文从空域和频域角度回顾了衍射极限分辨率的基本原理,并据此对目前常见的各种SRM技术"绕过"衍射极限提高分辨率的机理给予了详解,同时介绍了各类技术的发展动态和研究方向;作为SRM的一个新的重要的发展趋势,本文详细介绍了超分辨关联显微技术的最新研究进展,包括SRM与活细胞实时荧光显微、荧光寿命显微、光谱测量和成像、电子显微、原子力显微、质谱技术等的关联,着重讨论了各类超分辨关联显微技术的作用和意义;最后,对SRM技术和超分辨关联显微技术的未来发展方向进行了展望.     

原子力显微镜对TeOx薄膜中短波长静态记录点结构的分析

以真空蒸镀法在K9基底上制备了TeOx单层薄膜,采用特定的定位方法,使用原子力显微镜对不同记录功率下薄膜中短滤长静态记录点（514．5nm)的结构进行了分析。实验结果表明薄膜具有良好的记录灵敏性,在记录功率1．5mW时就可产生较高的反射率对比度,记录点具有明显的凹陷和凸起结构,随着记录功率的提高,凹陷和凸起增强,记录点增大。记录点的形态结构和记录前后反射率对比度是直接相关的。研究揭示了原子力显微镜在提高薄膜存储特性如信噪比,存储密度等方面的分析功能。     

等宽圆环光瞳滤波器的超分辨性能研究

设计一种等宽圆环光瞳滤波器 ,并研究了它的超分辨性能。分析了光瞳中心半径和圆环数对斯特耳比、超分辨能力和旁瓣强度的影响 ,讨论了设计等宽圆环光瞳滤波器时中心半径和圆环数的优化问题。表明圆环数为奇数和偶数时 ,光瞳具有不同的超分辨性能 ;圆环数分别取 1和 2时 ,综合考虑超分辨性能较佳     

光学系统超分辨的光源编码技术

本文从Wolf的部分相干理论出发,提出了采用编码光源照明的新的光学像超分辨方法,并用实验证实了这种方法的正确性.它克服了以往超分辨术的一些缺点,为超分辨的实用化研究展现了新的途径.     

一种新型衍射超分辨光学器件

提出了一种提高通过光学系统的部分光线的空间频率,来提高系统分辨率的新型衍射超分辨光学器件。该器件通过把部分低频光线移到高频带,使得艾里斑的主斑变小,同时焦深也得到了延长,模拟计算结果表明,在中心峰值强度相等的条件下,用该器件所获得的超分辨效果比目前最好的纯相位型超分辨光阑要好。     

超分辨相变光盘的膜层计算与分析

利用多层膜反射率的矩阵法计算了GeSbTe超分辨相变光盘的光学参数与各膜层厚度之间的关系，最后得到了较为理想的膜层厚度匹配。     

超分辨近场结构的研究进展及其应用

超分辨近场结构由于突破了传统远场光学衍射极限的限制,在纳米光储存、微纳米加工、基于局域表面等离子体增强的生物传感器方面展现出良好的应用前景,因此吸引了众多研究者的目光.文章简要介绍了超分辨近场结构的发展历程、相应的工作机理、最新研究动态及其在超高密度光存储、近场光刻中的应用状况,并对未来的工作重点做出展望.     

Analysis of Signal-to-Noise Ratio in Photochromic Super-Resolution Readout

The signal-to-noise ratio (SNR) in the photochromic super-resolution readout of optical disks was theoretically analyzed. The shot noise limited SNR, such as that in magnetooptical disks, was improved only for the short recorded mark. However, the media noise limited SNR, such as that in phase change disks, was greatly improved for both short and long recorded marks.     

一种以超分辨率理论为基础的磁共振眼球成像方法

磁共振成像（MRI）是一种无电离辐射的非介入性的眼内肿瘤检测方法,但分辨率和运动伪影是成像过程中不易克服的困难．以往的扫描方法或是不可避免的引入运动伪影,或是需要受试者做精确的配合,增加了成像的难度,给受试者带来不舒适的体验．本文提出了一种以超分辨率理论为基础的新的磁共振眼球成像方法,使用一种特制的眼球线圈,对眼部区域扫描一系列动态的图像,使得不同方向上的采集分辨率互补．最后经过预处理、配准、超分辨率重建等操作,得到高质量的磁共振眼球图像．实验结果表明,这种方法可以在不需要受试者做额外配合工作的情况下,得到更加清晰的磁共振眼球图像．     

三种光电器件用于天体光度测量时的性能比较

从天体光度测量原理出发推导出光电倍增管、普通CCD和电子倍增CCD在天体光度测量中的信噪比公式,从理论上比较了三种器件在天体光度测量中的性能,并给出了实验结果。结果表明,电子倍增CCD的性能最好;在光辐射度较小的条件下,读出噪声严重地影响了普通CCD的信噪比,光电倍增管的性能较普通CCD的好;而在光辐射度较大的条件下,量子效率成为信噪比的决定因素,普通CCD的性能较光电倍增管的好。最后从误差平方和与信噪比两个方面对理论推导进行了实验验证,结果表明实验结果和理论计算吻合得很好。     

星载激光测高仪接收放大器参数的优化设计

为使星载激光测高仪满足测量精度的需求,分析了接收放大器部分的设计原则与要求,对带宽、信噪比、探测灵敏度和放大倍数等主要性能参数进行了理论分析与研究,得到了性能参数的关系和优化的参量。理论结果表明,在激光测高仪测量范围为450 km~650 km,激光脉冲宽度为8 ns~12 ns,工作波长为532 nm与1 064 nm的情况下,对放大器性能参数进行分析计算,可以满足虚警率为1%的星载激光测高仪的设计需求。     

基于神经网络的航天光学遥感器在轨信噪比测试方法

提出一种基于神经网络的航天光学遥感器在轨信噪比的的测试方法。通过模拟得到了大量的包含有不同信噪比等级的遥感图像,并将其作为网络训练和测试的样本。通过对遥感图像进行分析,找到了分别与景物结构和噪声有关的特征向量,并将其作为神经网络的输入。在对大量样本图片进行训练后,可完成对由遥感器传输下来的任意一幅地面景物图像进行信噪比的测试,从而避免了传统方法对特定地面景物目标在成像测量中的诸多弊端,平均测量误差约为10%。     

数据偏差对双随机位相解码重构图像噪声特性的影响

双随机位相编码解码技术是应用于图像隐藏领域的一种重要方法。在已编码信息的记录及传递过程中,由于复制、修饰、图像压缩等人为或非人为因素不可避免地会引入各种偏差,这些数据偏差最终反映为重构图像的噪声。分析并数值模拟了满足均匀分布、正态分布的随机偏差及因数据取舍而引入的偏差所导致的重构图像噪声分布。研究表明,这几种类型的数据偏差在重构图像中均会导致灰度值概率分布为高斯型函数的噪声。从理论分析和数值模拟结果来看,实施双随机位相解码运算不会降低图像信噪比,因此重构图像的噪声特性是由已编码信息在记录及传递过程中的信噪比决定的。     

A Novel Approach to the Partial Information Decomposition

We consider the “partial information decomposition” (PID) problem, which aims to decompose the information that a set of source random variables provide about a target random variable into separate redundant, synergistic, union, and unique components. In the first part of this paper, we propose a general framework for constructing a multivariate PID. Our framework is defined in terms of a formal analogy with intersection and union from set theory, along with an ordering relation which specifies when one information source is more informative than another. Our definitions are algebraically and axiomatically motivated, and can be generalized to domains beyond Shannon information theory (such as algorithmic information theory and quantum information theory). In the second part of this paper, we use our general framework to define a PID in terms of the well-known Blackwell order, which has a fundamental operational interpretation. We demonstrate our approach on numerous examples and show that it overcomes many drawbacks associated with previous proposals.     

A Novel Approach to All-Optical Generation of Ultra-Wideband Signals

Abstract

The generation of ultra-wideband signals in the optical domain is highly desirable for ultra-wideband-over-fiber systems, which has recently become a topic of interest. In this article, a novel and simple approach to achieve all-optical generation of ultra-wideband signals is proposed, which is based on delaying and superimposing optical Gaussian pulses with opposite polarities. The proposed system is capable of generating both ultra-wideband monocycle and doublet pulses, and the polarity of the generated ultra-wideband monocycle pulses can be fast-switched to implement pulse polarity modulation with the required bit pattern. A model to describe the proposed system is developed, and the generation of ultra-wideband signals is demonstrated with simulations and a proof-of-concept experiment.     

基于光折变效应提升啁啾脉冲信噪比的光谱扫描滤波法

基于光谱扫描滤波原理,提出了一种利用光折变效应来提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法,并进行了理论分析。针对内置光折变晶体的Fabry-Perot (F-P)标准具光谱扫描滤波装置,定量分析了其透射谱特性,详细讨论了Fabry-Perot(F-P)标准具两平板的反射率、透射谱窗口带宽、外加场的控制参数以及信号光啁啾率变化等对啁啾脉冲信噪比的提升及其滤波透射率的影响。结果表明,F-P两平板的反射率越高,则透射谱越尖锐,透射窗口越窄,滤波效果也就越好。为了得到有效的信噪比提升,一般要求其反射率大于0.99;外加场的控制和信号光啁啾率的变化对扫描滤波的影响较大,在实际工作中,应尽量保证外加场和啁啾率的精确控制,以确保信号光和滤波函数的同步匹配。针对中心波长800 nm的啁啾信号脉冲,采用提出的光谱扫描滤波方法,对放大自发辐射(ASE)的随机噪声与预脉冲进行滤波,可得到近3个量级的信噪比提升效果。