《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

更多>>

Fighting interference with interference: Hybrid meta-atoms spin off a kaleidoscope of opportunities

He-Xiu Xu, Guangwei Hu, Ying Li, Lei Han, Jianlin Zhao, and et al.

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 3(2019)

Published online 9 January 2019

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:以干扰抗干扰:混合超原子创造出千变万化的机会

干扰通常被认为是无用的,甚至在高度集成的光子电路和元表面中被认为是不利的。来自新加坡国立大学的Cheng-Wei Qiu等人利用基于一对嵌套微尺度环的混合超原子之间的干扰,每个环具有一个小开口。利用这种“有悖常理”的方法,他们成功实现了多路复用功能,即复杂涡流的发射和操纵自旋光的类二极管光开关装置。通过使用计算机模拟来检验周期性阵列中具有不同导向的开口环的光学散射影响,该团队确定了干涉图案,这些图案同时控制圆偏振光的螺旋旋转和传播。一种提出的超颖表面产生的具有纯旋转状态的窄光束,可应用于光学镊子或隐形技术。另一种布局通过过滤到纯旋转状态产生多个旋转光漩涡。在没有级联庞大光学元件的情况下,为实现光学二极管、隔离器和自旋霍尔超器件的范例铺平了道路。

Biophotonics: Shape-shifting discs help plants avoid overexposure

A. Capretti, A. K. Ringsmuth, J. F. van Velzen, A. Rosnik, R. Croce and et al.

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 5(2019)

Published online 9 January 2019

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:生物光子学:形状可变盘有助于避免植物过度暴晒

     在危险的光照条件下,植物的生存能力可能与采光膜内的光子结构有关。来自荷兰阿姆斯特丹大学的Antonio Capretti等人利用计算机模拟研究了植物细胞中的类囊体膜,这种薄的圆盘状结构是光合反应的活性部位。他们把重点放在薄膜的纳米级结构上,通过模拟堆叠的类囊体,即基粒(grana),发现它们能适应光依赖的构象。折射率模拟结果表明,基粒相互作用增强了太阳能的收集。然而,每一个类囊体盘内的堆叠形态和蛋白质组成的微小变化可能会触发形成入射光散射的新光子态,研究结果可能有助于生物工程光合生物体,如微藻的研究。

Detecting hydrogen changes with the naked eye

Xiaoyi She, Yang Shen, Jianfang Wang, Chongjun Jin 

Citation: Light: Science & Applications 8,Article number: 4(2019)

Published online 9 January 2019

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:肉眼检测氢的变化

在氢相关的应用中极需要一种简单且低成本的传感器,用于远程检测危险氢气的含量水平。来自中山大学的Chongjun Jin,香港中文大学的Jianfang Wang等人通过弹性板上溅射钯制造了一种新型的光学氢传感器。随着氢的加载,钯膜起皱会较深,即从镜面状表面转变为粗糙表面。而在非弹性基底上的钯膜中未发现这种现象。这种氢诱导的表面变形使传感器在整个可见光带中具有极高的反射率变化,因此能够实现肉眼可视的从暗到明的明显颜色变化。这些结果为开发成本低且灵敏的肉眼可视化氢传感器提供了巨大的可能性。

Optical microresonators: Stabilization over time

Jin Kang Lim, Wei Liang, Anatoliy A. Savchenkov, Andrey B. Matsko, Lute Maleki, and et al.

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 1 (2019)

Published online 3 January 2019

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:微型光学谐振器:随着时间的推移越来越稳定

来自美国加州的研究人员提高了微型光学谐振器的热稳定性,使其可用于高精度定时和全球导航技术。超高质量的回音壁式微型光学谐振器可通过引导来自谐振器周围的两个不同偏振激光器的光来工作,该谐振器经过精心设计可具有特定的谐振频率。然而,微谐振器对温度变化极为敏感,随时间变化的激光诱导加热,热扩散和热膨胀对性能会产生不利影响。美国加利福尼亚大学的Jinkang Lim和Chee Wei Wong等人证明,通过将激光器的双模拍频锁定到射频时钟可以抑制热噪声和频率漂移,从而提高光学微谐振器的长期热稳定性。该全新解决方案可以保证在太空中稳定地使用微谐振器。

Plasmonic-like electromagnetic field structures can exist in free space

Guanghui Yuan, Edward T. F. Rogers, Nikolay l. Zheludev.

Citation: Light: Science & Applications 8, Article number: 2 (2019)

Published online 3 January 2019

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:类等离激元的电磁场结构可存在于自由空间中

一种基于超材料的新技术可以为微纳光学应用产生定制光场。在等离激元中,通过金属中光和自由电子的耦合可以产生高度结构化的电磁状态。这使得研究人员能够在诸如光伏等应用中俘获光,并将其用于光学器件的小型化。此前,研究人员已经在金属纳米结构表面附近产生了等离激元场,而现在,来自新加坡南洋理工大学和英国南安普顿大学的Guanghui Yuan和Nikolay Zheludev证明了可以通过多波干涉形成“超振荡”聚焦热点在自由空间中产生类似的场结构。该团队开发了一种新形式的干涉测量法,可以在比光波长短几个数量级的分辨率下绘制光场特征。他们表明,超振荡热点附近的电磁场与那些等离激元纳米结构产生的电磁场具有相似的特征。

Bioimaging: Low-cost lasers at discrete modulation frequencies get the blood flowing

Stephan Kellnberger, Dominik Soliman, George J. Tserevelakis, Markus Seeger, Hong Yang, and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 109 (2018)

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:生物成像:利用离散调制频率的低成本激光器获取血液流动状态

       将连续(CW)激光器用于光声成像可以帮助研究人员捕获活组织内的血流和微结构。此前,通过用短脉冲激光刺激动物或人类试验者体内深处的超声波发射,光声显微镜可无创地产生细胞结构的3D图像。慕尼黑理工大学和德国慕尼黑亥姆霍兹中心的Vasilis Ntziachristos等人指出,现在可使用更便宜的激光器获得高保真光声图像,这些激光器具有以离散频率调制的光强度。使用多个离散频率对于产生高保真图像至关重要。作者通过叠加仅出现在特定频率的结构细节,展示了鱼和小鼠组织微脉管系统结构的细节成像。由于光声多普勒效应引起的频移的跟踪,进一步使得识别组织微脉管系统中的血流速度成为可能。

Photonics: Controlling waves on a surface

Yannick Augenstein, Andreas Vetter, Babak Vosoughi Lahijani, Hans Peter Herzig, Carsten Rockstuhl, and et al.

Citation: Light: Science & Applications volume 7, Article number: 104 (2018)

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:光子学:控制表面光波

       限制在光子晶体和普通材料界面处行进的光波(称为布洛赫表面波(BSW)),可以通过附加表面层的图案在光路中聚焦和控制。控制BSW对于信息传输,采集和处理中的许多应用来说是至关重要的,但也是重要难题。基于传统理性设计的传统方法效果有限,因此瑞士和德国的研究人员现在使用计算光子材料设计的现代方法来操纵BSW。通过适当设计的图案,他们可以将BSW的聚焦于衍射极限,甚至在特定条件下可能突破衍射极限。这种聚焦BSW的能力为新型“芯片实验室”化学传感器件提供了大量的即时应用。

Imaging: Detecting parasites with holograms and AI

Yibo Zhang, Hatice Ceylan Koydemir, Michelle M. Shimogawa, Sener Yalcin, Alexander Guziak, and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 108 (2018) 

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:成像:用全息图和AI检测寄生虫

        科学家开发出一种具有成本效益且便携的技术,该技术使用三维全息图检测人体体液中的寄生虫,为诊断疾病提供了更灵敏的技术,且无需化学标记。寄生虫感染是一个重大的全球健康问题,影响着全世界数十亿人,并可能导致严重的疾病和死亡。然而,一些目前的筛选技术需要使用手动显微镜检查,难以提供早期诊断所需的灵敏度。现在,来自美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的Aydogan Ozcan及其同事已开发出一种低成本的便携式光学设备,该设备使用无透镜时间分辨全息散斑成像结合人工智能自动检测体液中的稀有寄生虫。该装置可以对寄生虫感染引起的疾病进行快速和早期诊断,并可用于发展中国家。

Nanoantennas: Concentrated infrared light source for molecular analysis

Marco P. Fischer, Aaron Riede, Kevin Gallacher, Jacopo Frigerio, Giovanni Pellegrini, and et al.

Citation: Light: Science & Applications volume 7, Article number: 106 (2018)

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:纳米天线:用于分子分析的集中红外光源

   在中红外频率范围内共振的纳米天线显示出分析分子光学器件的前景。中红外频率光可用于检测分子振动,从而能够在量子水平上对各个分子进行详细分析,这对医疗和环境应用非常有意义。此前用于集中这种光和驱动非线性过程的等离子体纳米天线在中红外波长下无效。现在,Daniele Brida及其同事利用在硅衬底上生长的高掺锗构建了等离子体纳米天线,当它被激光激发时,可以作为超快可调谐非线性光源。他们的纳米天线能够产生三次谐波–三倍频率(原始波长的三分之一)的光波  – 这可以增强中红外光和分子的相互作用。

Rapid changes in cell shape reveal its electrical activity
Tong Ling, Kevin C. Boyle, Georges Goetz, Peng Zhou, Yi Quan,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 107 (2018) 

Abstract | Full Text | PDF

文章概要:细胞形状的快速变化揭示了其电活动

      用于测量神经元和其他细胞电活动的非侵入性技术是通过观察细胞如何响应其电势变化而变形来实现的。用于分析细胞电活动的现有方法是侵入性的并且可能影响天然细胞特性。现在,来自美国斯坦福大学的研究人员展示了一种方法,该方法使用定量相位显微镜监测电刺激期间细胞形状的变化 – “动作电位”。当负电荷细胞内部由于刺激而去极化时,发生动作电位,引发细胞膜的快速电压变化。研究团队证明,细胞会响应这些相对较大的(0.1 V)电压变化而发生变形,从而准确揭示动作电位何时发生。他们的技术可以促进神经网络和其他细胞活动的非侵入性分析。