《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

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Endoscopy: multispectral imaging

Le Qiu, Ram Chuttani, Douglas K Pleskow, Vladimir Turzhitsky, Umar Khan ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e17174;

doi:10.1038/lsa.2017.174
Published online 06 April 2018
文章概要:内窥镜:多光谱成像
本文证明了一种可以有效检测早期食管癌的成像技术。该方法由来自哈佛大学的Lev Perelman和Le Qiu等人开发,将扫描内窥镜光纤探头与多光谱光散射光谱成像相结合,以检测食管粘膜中的亚细胞发育异常的变化。发育异常,即生物组织的异常变化,是癌症早期的一个重要特征,但很难被发现。在一系列双盲研究中,哈佛研究小组指出,他们的技术在57例患者中正确诊断出了55例,并且在活检中发现异常增生的准确率达到90%。该便携系统利用宽带LED作为光源,并将其安装到了机箱中。

New technique paves the way for durable, highly reflective coatings

Chaoquan Hu, Jian Liu, Jianbo Wang, Zhiqing Gu, Chao Li ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e17175;

doi:10.1038/lsa.2017.175
Published online 06 April 2018
文章概要:新技术为耐久红外反射涂层铺平了道路
本文研发了一种制造高耐久性、可用于恶劣环境的红外反射涂层的新技术。事实证明,制造能够反射红外光且抗划伤、抗腐蚀损伤的涂层非常具有挑战性。来自中国吉林大学的胡超权等研究人员采用了“先保证耐久性后改善反射性”的方法,制造出了比现有涂层更耐用的红外涂层。通过使用过渡金属化合物作为基质,研究人员掺入银和金形成合金来改善其反射率,产生了与铝具有同等反射性的涂层,新涂层比铝要硬很多,且具备更优良的抗盐性和抗腐蚀性,同时可以直接在恶劣环境下使用,比如大型红外望远镜和夜视系统。

Materials: new technique leads to better quality synthetic diamonds

Li-Sha Fan, Loic Constantin, Da-wei Li, Lei Liu, Kamran Keramatnejad,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e17177;

doi:10.1038/lsa.2017.177
Published online 06 April 2018
文章概要:材料:新技术实现了更高质量的人造金刚石
本文研发了一项使用紫外激光来提高人造金刚石薄膜的生长速度和质量的创新技术。人造金刚石广泛应用于加工和切割工具以及电子产品的散热槽中。化学气相沉积(CVD)是一种广泛使用的技术,用于通过烃气生产人造金刚石薄膜,其过程中生成的非金刚石型碳会降低工艺效率和金刚石的质量。因此,来自美国内布拉斯加州林肯大学的Yongfeng Lu和法国Institut de Chimie de la MatièreCondensée de Bordeaux的研究人员一道在CVD过程中使用紫外激光诱导光解,从而实现生长速率成倍增加,且金刚石质量提高4%以上。
 

Infrared phononic antennas for ultrasensitive vibrational molecular spectroscopy

Marta Autore, Peining Li, Irene Dolado, Francisco J Alfaro-Mozaz, Ruben Esteban ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e17172;

doi:10.1038/lsa.2017.172
Published online 06 April 2018
文章概要:用于超灵敏振动分子光谱学的红外声子天线
红外光谱是一种基于其特定振动指纹来表征材料的强大工具。然而,它表征少量分子或分子薄层的能力受限于其极小的红外吸收截面。该缺陷可以通过表面增强红外吸收光谱学(SEIRA)来克服,SEIRA的工作机理是薄金属膜或共振金属纳米结构上的等离激元提供的场增强。现在,来自西班牙圣塞瓦斯蒂安CIC nanoGUNE研究中心的Rainer Hillenbrand及其同事已经开发出用于SEIRA检测的高灵敏度声子极化激元谐振器,该谐振器基于带状六方氮化硼,其质量因子大大提高。本文还验证了声子增强分子振动光谱,其灵敏度低至飞摩尔水平,接近强耦合极限。

X-ray optics: high-resolution focusing of hard X-rays

Saša Bajt, Mauro Prasciolu, Holger Fleckenstein, Martin Domaracký, Henry N Chapman ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17162; doi:10.1038/lsa.2017.162
Published online 23 March 2018

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文章概要:X射线光学:硬X射线的高分辨率聚焦

本文报道了可以将硬X射线聚焦到<10纳米的区域的高品质多层劳厄透镜。

多层劳厄镜片(布拉格衍射聚焦X射线的取向的人造晶体)可用于硬X射线聚焦和成像。现在,来自德国国家实验室DESY的SašaBajt及其同事制作了一对高数值孔径的劳厄透镜,可用于两个方向上的聚焦。每个透镜是一个体波带片/涡旋带片(volume zone plate),充当衍射光学元件,由几千层碳化硅和碳化钨的交替层组成。当它们相隔0.6毫米时,两个透镜能够将硬X射线聚焦到8.4纳米×6.8纳米的点上。误差分析表明,有望实现约1纳米的X射线聚焦。

Fiber Bragg gratings: rapid fabrication technique using core dopant

Julien Bonefacino, Hwa-Yaw Tam, Tom S Glen, Xin Cheng, Chi-Fung Jeff Pun ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17161; doi:10.1038/lsa.2017.161
Published online 23 March 2018

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文章概要: 光纤布拉格光栅:使用纤芯掺杂剂的快速制造技术

本文在光纤纤芯中使用了新的掺杂剂,使得布拉格光栅在几毫秒内就可写入聚合物光纤中。光纤布拉格光栅可以很快刻入二氧化硅光纤中,但在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光纤中刻写光栅却需要长的多的时间。为了解决该问题,来自香港理工大学的Julien Bonefacino及其同事通过添加二苯基二硫化物来提高光纤纤芯的折射率并使其具备高感光性。利用氦镉激光器发射的低通量紫外光,布拉格光栅在7毫秒内即可刻入——比此前报道的刻录时间快约140倍,如此短的刻录时间使得该方案有望与光纤拉丝的制造工艺兼容。该光栅有望用于传感应用,如心跳和呼吸测量。

Flat-panel displays: LCDs versus OLEDs

Hai-Wei Chen, Jiun-Haw Lee, Bo-Yen Lin, Stanley Chen & Shin-Tson Wu

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17168; doi:10.1038/lsa.2017.168

Published online 23 March 2018

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文章概要:平板显示器:LCDOLEDs

本文比较了两种领先的平板显示技术:液晶显示和有机发光二极管显示。液晶显示器(LCD)目前占据上风,但有机发光二极管(OLED)技术正在迅速迎头赶上。来自中佛罗里达大学的Shin-Tson Wu及其同事记录了这两种技术的最新材料和设计进展,并用六项关键指标分析了它们的显示性能:响应时间,对比度,色域,寿命,功率效率和面板灵活性。他们的结论是,LCD在成本,寿命和亮度方面更加优越,而OLED显示器提供了更好的暗态,面板灵活度和更快的响应时间。这两项技术具有相似的环境对比度、图像运动模糊程度,色域,可视角和功耗。相关的新兴应用包括虚拟和增强现实的可穿戴显示设备以及高动态范围的显示器。

 

White-light interferometry: quantum states enhance precision

Florian Kaiser, Panagiotis Vergyris, Djeylan Aktas, Charles Babin, Laurent Labonté,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17163; doi:10.1038/lsa.2017.163
Published online 23 March 2018

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文章概要:白光干涉测量:量子态提高了精度

白光干涉测量是测量材料光学特性的最精确的方法之一。本文通过实验证明了光量子态的使用可以提高白光干涉测量的精度。来自法国Université Côte d’Azur的Florian Kaiser及其同事开发了一种光谱分辨量子白光干涉测量的技术,并用它来测量光纤的色散。通过使用能量-时间纠缠的双光子N00N态,他们的方法可以判定标准单模光纤的色散,其精度比传统干涉测量法高2.4倍。精度的提升是由于光量子态的使用,这将数据拟合的自由参数的数量从3减少到了1。使用高速超导光子探测器可以提高该技术的速度。

Plasmonic metasurfaces: all-optical dynamic focusing realized

Maria Papaioannou, Eric Plum, Edward TF Rogers & Nikolay I Zheludev

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17157; doi:10.1038/lsa.2017.157
Published online 23 March 2018

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文章概要:等离子体超表面:实现全光学动态聚焦

本文通过使用超薄等离子体超表面,实现了光束的超快全光学聚焦。动态聚焦通常通过机械可重构镜头,微流体或空间光调制器来实现。现在,来自英国南安普敦大学的Maria Papaioannou及其同事实验演示了另一种动态聚焦法,其原理是光波在超薄分束器上的相干作用。该方法可以实现打开/关闭聚焦功能,并控制焦点的大小、位置和强度——速度有望达到GHz。该方案使用菲涅耳波带片图案的相干控制信号照射亚波长厚的等离子体超表面。控制信号的相位调制控制着超表面的吸收,并产生了具有可变聚焦特性的可重构波带片。

Infrared sources: broadband emitters demonstrated

Chun-Cai Hou, Hong-Mei Chen, Jin-Chuan Zhang, Ning Zhuo, Yuan-Qing Huang ,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2017) 6, e17161; doi:10.1038/lsa.2017.161
Published online 23 March 2018

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文章概要:红外光源:宽带发射器

宽带半导体光源是光学相干X线断层摄影系统的理想光源。然而在近红外区域,同时获取具备宽光谱带宽和高输出功率的宽带光源仍颇具挑战性。在中红外区域,由于放大的自发辐射相对较弱,量子级联材料很难获得理想的宽带光。来自中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的科学家们研发了一种高光功率和宽带宽的1.2μm连续波超发光光源。更重要的是,该团队利用量子级联有源区和双端发射模拟单片集成锥形波导结构,首次在室温下开发出了5μm连续波的中红外超发光源。这项工作将为光学相干X线断层摄影系统带来新的机遇。