《Light: Science & Applications》是由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所与英国自然出版集团(NPG)合作出版的全英文开放获取(OA)国际学术期刊。该刊于2012年3月29日创刊,2013年10月先后被国际著名检索系统SCI (Science Citation Index Expanded)及全球最大文摘引文数据库Scopus收录,该刊是NPG集团在中国出版的第一本OA物理类期刊,致力于推动全球范围内的光学研究,刊载光学领域基础、应用基础以及工程技术研究及应用方面的高水平的最新研究成果,包括小尺度光学、特种光学、光学材料及处理、光学元件制备、光学数据传输、光学测量、光学在生命科学及环境科学等领域的应用等方面的高质量、高影响力的原创性学术论文和综述文章。

主编:曹健林
执行主编:崔天宏     Stefan Kaierle
EISSN:2047-7538    ISSN:2095-5545    CN 22-1404/O4

近期文章

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Microcavities: Hybrid semiconductors team up for a quantum LED

Rahul Jayaprakash, Kyriacos Georgiou, Harriet Coulthard, Alexis Askitopoulos, Sai K. Rajendran, and et al

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 81(2019)

Published online 04 September 2019

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文章概要:微腔:混合半导体构建量子发光二极管

本文中,研究人员通过光学方法将有机半导体与无机薄膜相结合,以制造一种由准粒子驱动的发光二极管。半导体中的电子-空穴对与光子相互作用时生成的极化激元可以成为高能效的相干光源。据此,来自英国谢菲尔德大学的Rahul Jayaprakash等研究人员研发出一种设备,可在镓-铟-磷薄膜的反射微腔中生成电子-空穴对。然后研究人员将微腔的光谐振耦合到第二个微腔中,该微腔含有酞菁染料分子,可以吸收光。时间分辨光谱表明,由于两个微腔上形成的离域量子态,从无机微腔到有机微腔的能量转移为可见光发光二极管创造了足够的极化激元密度。

Metasurfaces: Bilayers allow more complex control over light

You Zhou, Ivan I. Kravchenko, Hao Wang, Hanyu Zheng, Gong Gu, and et al

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 80(2019)

Published online 04 September 2019

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文章概要:超表面:双层超表面实现了更复杂的光控制

相比于单层超表面,使用双层超表面可显著提升超表面(图案尺寸小于相互作用光的波长)操控光的能力。超表面是当前光学研究中最热门的领域之一。然而,对于超表面的潜在用途研究却受限于单层表面材料的局限性。来自田纳西州范德堡大学的Jason Valentine等美国研究人员证明,硅基双层超表面有望独立控制光的相位、振幅和偏振,可通过精心设计和构造每一层超表面,以不同方式操纵透射光。这一概念验证工作为研发具有复杂光学特性的平薄层材料开辟了新途径。其潜在的应用还包括复杂的全息系统以及光学传感和光学计算的改进方法。

Sensitive mapping of liquid dielectric topography and thickness variation

Shimon Rubin, Brandon Hong & Yeshaiahu Fainman 

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 77(2019)

Published online 28 August 2019

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文章概要:导电液体介质形态和厚度变化的灵敏标测

本文介绍了一种可以诱导和标测液体介电薄膜中微小形态topographical变化的技术,有望应用于界面科学和生产制造中。来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Shimon Rubin,Brandon Hong和Yeshaiahu Fainman通过加热激光促使液体介电薄膜的热虹吸流动。该薄膜可应用于半导体紫外光刻和微电子等领域。该团队使用表面等离激元共振显微镜标测了由流动引起的变化,这是一种非接触式成像方法,可以测量表面电磁波和金属基底中电子的集体振荡的变化。该技术成功地鉴别了由热虹吸流动引起的亚纳米级形态变化。它克服了当前应用技术中的问题,如白光干涉测量法无法检测局部厚度的微小变化的困扰。该技术具有许多潜在的应用,包括光敏材料中光诱导厚度变化的研究。

Controlling the polariton

Evgeny S. Sedov, Yuri G. Rubo & Alexey V. Kavokin 

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 79(2019)

Published online 28 August 2019

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文章概要:极化激元的控制

本文通过数值模拟展示了一个光基器件如何操纵极化激元的振荡平面,为这些quasiparticles准粒子提供了更多可控性,并为更快、更低能耗的电子器件发展铺平了道路。来自中国西湖大学的Evgeny Sedov等人证实,任何极化的极化激元脉冲都可以分解成两个相互垂直且强度不同的脉冲。可以控制它们的脉冲强度使其中一个垂直脉冲完全被抑制。当限制在一个方向上的光子与薄半导体中的物质相互作用时,就会形成极化激元。这些低质量、类光的准粒子在计算和信号处理方面具有巨大的应用潜力。本文的研究可以帮助探索极化激元的独特特性以及学习如何控制它们。

Nano-optics: polarization control

Mengjia Wang, Roland Salut, Huihui Lu, Miguel-Angel Suarez, Nicolas Martin, and et al

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 76(2019)

Published online 28 August 2019

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文章概要:纳米光学:偏振控制

本文介绍了一种控制光偏振状态的简约型方法,镀金碳纳米螺旋结构。该螺旋结构是由法国FEMTO-ST研究所和中国暨南大学合作设计和制造的,利用表面等离激元和光学自旋轨道相互作用将入射的线偏振光转换成圆偏振光输出。入射光通过一个底部镀金层的穿孔纳米天线被耦合到螺旋状纳米线等离激元模式中。小尺寸纳米线意味着可以将几个纳米线组合在一起,研究小组演示了一个由4个耦合结构组成的阵列,其中两个纳米线具有左手螺旋结构,另两个纳米线具有右手螺旋结构,能够实现可调谐偏振控制。该项研究有望应用于显示、数据存储、显微镜和传感等领域。

Metasurfaces: Inspired by nature

Ali Basiri, Xiahui Chen, Jing Bai, Pouya Amrollahi, Joe Carpenter, and et al

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 78(2019)

Published online 28 August 2019

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文章概要:超表面:来自大自然的灵感

来自美国亚利桑那州立大学的研究人员受到一种叫做螳螂虾的海洋甲壳类动物复合眼偏振敏感视觉的启发,设计了一种手性超表面来操纵光的偏振。该超表面设计由一个硅纳米结构薄层、一个电介质间隔层和一个金纳米线偏振器组成,总厚度小于1微米。这种薄的平面表面结构具有光学损耗低的特性,在近红外波长范围内的透射率高达80%,并且可以作为消光比高达35的圆偏振滤波器。圆偏振滤波器与线性偏振滤波器相结合,能够使芯片级偏振器感应到光的偏振状态。这种片上集成的方法对于先进成像和传感应用的超小型设备是很有用的。

Single-cell analysis: Laser particles help break the color barrier

Sheldon J. J. Kwok, Nicola Martino, Paul H. Dannenberg & Seok-Hyun Yun 

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 74(2019)

Published online 21 August 2019

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文章概要:单个细胞分析:激光粒子助力突破颜色局限

近年来,通过使用发射上百种不同颜色光的成像探针,连接细胞空间信息关系(如形态或迁移行为)的高级基因检测技术将获得了快速发展。美国哈佛大学麻省总医院的Seok-Hyun Yun等人回顾了使用发光剂来标记细胞,并跨不同分析平台用光学显微镜跨不同分析平台追踪细胞的发展历程。大多数研究方法(如基于抗体的荧光检测)只能提供少量用于追踪细胞的颜色。近期的研究结果显示,使用一种所谓的“激光粒子”(即砷化镓类材料制成的微型圆盘)探针可以大幅增加用于追踪细胞的颜色。实验表明,二氧化硅包裹的激光粒子可以轻易被多种类型的细胞吸收,并发射出400多种不同的颜色,即使在在密集的散射组织中也能追踪细胞。

Fluorescence microscopy: Smartphone solutions for seeing cells

Bo Dai, Ziao Jiao, Lulu Zheng, Hunter Bachman, Yongfeng Fu, and et al

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 75(2019)

Published online 21 August 2019

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文章概要:荧光显微镜:使用智能手机观察细胞的解决方案

美国和中国的中美研究人员联手开发出一种将智能手机转化为荧光显微镜的方法,可以使复杂的生物医学分析实施起来更加快捷便宜。传统的荧光显微镜对于检测探测特定细胞类型和蛋白质是不可或缺的,但由于体积庞大,不方便进行临床就地现场诊断。来自杜克大学的Tony Jun Huang和上海理工大学的张大伟等人使用液态聚合物制造了由两滴液滴组成的微型镜头,一个镜头嵌在另一个镜头内,两个镜头使用不同染色剂着色。这种镜头可以与几种智能手机摄像头兼容,研究人员不仅能够通过它观察细胞并统计细胞数量,还可以监测荧光标记的基因标志,以区分正常组织和肿瘤。这种方法巧妙地运用了智能手机技术,可的易操作性强,和价格合理性,这将会促进现场个性化定制化医疗的发展,尤其是在发展中国家。

Optoacoustic imaging: Monitoring placental and fetal health

Kausik Basak, Xosé Luís Deán-Ben, Sven Gottschalk, Michael Reiss & Daniel Razansky 

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 71(2019)

Published online 14 August 2019

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文章概要:光声成像:非侵入式监测胎盘和胎儿健康

本文介绍了一种非侵入式成像工具,可以显示小鼠胎盘和胎儿的血氧水平和血流灌注,有望应用于监测先兆子痫和其他妊娠疾病。光声成像需要向生物组织发送激光脉冲,光吸收会导致超声波的发射,被检测出来的超声波则可用于建立表征生理因素(如氧含量)的图像。来自瑞士苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院的Daniel Razansky等人使用光声成像技术对怀孕小鼠的胎盘和胎儿功能进行了非侵入式监测。研究小组通过呼吸装置给小鼠交替注射剂量为20%和100%的氧气,并通过近红外造影剂,监测由此产生的血氧和灌注参数。这些图像首次显示了胎盘如何保护胚胎免受过量氧气和外源性药物侵害的细节。

Merasurface: An entangled path to hybrid quantum photonic technologies

Philip Georgi, Marcello Massaro, Kai-Hong Luo, Basudeb Sain, Nicola Montaut, and et al

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 70(2019)

Published online 14 August 2019

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文章概要:超表面:通向光量子混合集成技术的新途径

科学家们已经开发出一种能够纠缠和解纠缠光子对的光学超表面,为量子技术在计算、成像和传感中的应用发展提供了途径。光学超表面是纳米结构亚波长层,能够精确控制光的性质。在本文中,光学超表面为还未被广泛探索的小型化量子系统带来了希望。来自德国帕德博恩大学的Thomas Zentgraf等人与斯图加特大学和中国南方科技大学的研究人员合作开发出了一种纳米结构的电介质超表面,它能够纠缠和解纠缠光子对的自旋态。光子在超表面上的量子干涉会产生圆偏振的纠缠光子对,该光子对在第二次通过超表面时可以被解纠缠。