《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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Optics: Controlling light at the nanoscale

 Itzik Malkiel, Michael Mrejen, Achiya Nagler, Uri Arieli, Lior Wolf and et al.
Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 60 (2018) 
Published online  05 September 2018
文章概要:光学:控制纳米级光

科学家利用计算能力设计出能够控制纳米级光的微小结构,从而为传感,成像和光谱学的新应用打开了大门。纳米光子学的新兴领域,使用纳米结构操纵光物质相互作用,彻底改变了光学领域。然而,设计一种能够产生所需光学响应的纳米结构是非常具有挑战性的。面对这一挑战,来自以色列特拉维夫大学的Haim Suchowski及其同事开发出一种创新技术,该技术使用深度神经网络对光和物质相互作用的复杂关系进行建模,使其能够根据远场光学响应来表征纳米结构。他们的方法为设计纳米结构的光学响应提供了快速有效的方法,并且可以用于一系列应用,包括传感和成像。

 

More power to fibre optic lasers

Christoph Stihler, Cesar Jauregui, Andreas Tünnermann & Jens Limpert .
 
Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 59 (2018);
 
Published online 05 September 2018

 

文章概要:光纤激光器的功率更大
研究人员在光纤激光器中破解了“先有鸡还是先有蛋”的难题。对“横向模式不稳定性”的新理解甚至可能会产生更强的激光。德国耶拿(Jena)Friedrich-Schiller大学的Jens Limpert及其同事提供的实验证据表明,光纤功率增加超过某一点会降低激光输出,因为光纤纤芯内的光波之间的干涉图案与纤芯的折射率光栅“不同步”,这被称为相移。研究人员尚未确定光纤纤芯内光波的不稳定性最初是由这种相移引起的,还是由于纤芯的折射率光栅随着功率的增大而增加导致的。由于不了解横向模式的不稳定性从而阻碍了为工业,医学和国防生产高功率激光器的光纤技术的进一步发展。新信息可能会开发出减轻这种现象的策略。

Optics: Metasurfaces bring new opportunities to light

Dragomir Neshev & Igor Aharonovich.

Citation:Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 58 (2018)
Published online 29 August 2018

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文章概要:光学:超构表面为光提供了新的可能性

具有“光学超构表面(OM)”的材料具有小于光波长级别样式的表面层,为许多可能的应用提供了操纵光的全新方法。传统的光学器件通常基于光在穿过材料时被折射,或者仅仅从表面反射。悉尼科技大学的Igor Aharonovich和堪培拉澳大利亚国立大学的Dragomir Neshev研究了OM的现有能力和未来可能的应用。作者们共同研究了OM的光捕获,散射和再发射,以控制光的各个方面,包括其相位,偏振和发射特性。他们致力于推动技术发展并预见到控制光的性质的新方法,包括利用光的微妙量子力学性质的技术。创新的光学传感器和全息系统是OM的许多潜在用途之一。

Plasmonics: 2D materials help antennas find their hotspot

Wen Chen, Shunping Zhang, Meng Kang, Weikang Liu, Zhenwei Ou and et al.

Citation:Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 56 (2018)
Published online  29 August 2018

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文章概要:等离子体:2D材料能帮助天线找到它们的热点
可以使用微小的无机晶体片优化用于定位和操纵光的金属纳米结构。在'nanogap'天线系统中,通过将超小金属物体尽可能彼此靠近放置,可以产生能够收集光的强等离子体场。张顺平(Shunping Zhang音译)及其在中国武汉大学的同事们已经使用光谱技术来确定纳米材料分离,这些分离可以在诸如电子隧道效应成为主导之前,最大化等离子体场。研究人员转向二硫化钼(MoS2) - 一种类似石墨烯的二维半导体,能够调整金纳米粒子和光滑金膜之间的距离。通过在金属之间插入不同数量的MoS2层,该团队通过测量表面增强拉曼散射信号的强度来定量确定理想的纳米间隙。

Optics: Another step closer to an invisibility cloak

Hongchen Chu, Qi Li, Bingbing Liu, Jie Luo, Shulin Sun ,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 50 (2018
Published online15 August 2018

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文章概要:光学:更接近隐身衣的新一步

中国科学家已经开发出一种制造隐身衣的创新技术,这为新型光学和电磁设备铺平了道路。虽然通过物体周围弯曲的光而实现隐身衣已经存在了一段时间,但具有空间梯度参数的庞大且复杂的装置限制了它们的使用。目前,来自南京大学和苏州大学的Yun Lai及其同事与复旦大学的研究人员合作,开发出了一种新技术,其结合了超材料和表面的特性,制作了一种比现有技术更薄更简单的隐身衣。该混合装置将透明表面的波前定制功能与具有接近零折射率的材料的波隧穿功能集成在一起,通过创建自由空间的错觉实现了隐形的新方法。

Surface plasmons: Digital tricks generate real-time holograms without lenses

Joseph W. Nelson, Greta R. Knefelkamp, Alexandre G. Brolo & Nathan C. Lindquist .

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 52 (2018)
Published online15 August 2018

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文章概要:表面等离子体:数字技巧生成无透镜的实时全息图

研究人员利用等离子波对表面特征的极端敏感性,使全息成像系统足够快,以监测微秒尺度的接合过程。来自美国伯特利大学的Nathan Lindquist和加拿大维多利亚大学的同事采用激光激发法,将相干等离子体激元波导向物体,如位于超光滑银膜上的微珠。参考波之间的干涉图案和从样品发出的干涉图案形成了不同的全息图,其可用扫描探针尖端或荧光膜捕获。数字重建技术使团队能够在没有等离子体光学元件的情况下再现等离子体场,并产生多个物体的高分辨率全息图。由于这种技术可以通过一个单个一维扫描生成全息图 - 现有的等离子体传感器需要较慢的二维数据 – 因此,它可以用于实时成像应用。

Optics: Controlling polarization key to better performing optical fibers

Wen Xiong, Chia Wei Hsu, Yaron Bromberg, Jose Enrique Antonio-Lopez, Rodrigo Amezcua Correa ,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 54 (2018)
Published online08  August 2018

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文章概要:光学:进行偏振键控以更好地使用光纤

通过控制光束的空间波前,科学家们开发出一种创新方法,用于消除通过光纤传输的信号中的偏振失真,从而使通信和成像技术中的设备的效率更高。由于其高容量和可靠性,多模光纤(MMF)已经在用于通信,成像,高功率激光器和放大器的一系列设备中得到越来越多的应用。然而,在信号传输期间发生的缺陷和扰动会导致光的偏振加扰和随机模态混合,使得输出偏振状态与输入偏振状态差异极大。在美国耶鲁大学的Hui Cao及其同事的带领下,研究人员开发出一种利用多模光纤中的强模式耦合和偏振耦合来控制偏振的方法,该方法可用于光学成像,通信和遥感。

Fluorescence microscopy: Labeling cells with laser-based technique

Jing Liu, Ranhua Xiong, Toon Brans, Saskia Lippens, Eef Parthoens,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 47 (2018)
Published online08 August 2018

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文章概要:荧光显微镜:用激光技术标记细胞

一种新的基于激光的技术,使用石墨烯纳米粒子探测亚细胞结构和细胞内过程,可以更深入地了解生物分子和生物学途径在活细胞代谢过程中的作用。虽然荧光蛋白的基因工程已成为标记活细胞的主要方法,但荧光蛋白仅在有限的光谱范围内操作,并且通常不像传统的外部荧光团那样明亮或具光稳定性。现在,由比利时根特大学的Kevin Braeckmans及其同事带领的国际科学家团队开发了一种创新的激光技术,该技术使用石墨烯纳米颗粒,也称为石墨烯量子点,能够均匀地提供各种外在细胞标记。并有效地进入活细胞,为广泛的生物和医学应用打开了大门。

Ultrafast photography: World's fastest camera glimpses laser pulses at ten trillion frames per second

Jinyang Liang, Liren Zhu & Lihong V. Wang 

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 42 (2018)
Published online08 August 2018

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文章概要:超高速摄影:世界上最快的相机以每秒10万亿帧的速度发射激光脉冲

摄影技术的改进允许实时观察瞬时光图像。虽然标准光学仪器专注于一个空间点,但时间显微镜将光子限制在可以穿透样品并同时激发多个组分的狭窄平面上。来自美国帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的Lihong Wang及其同事现已开发出世界上最快的相机,可通过在单次曝光中每秒拍摄数万亿个图像来捕捉时间焦点动态。团队的装置记录了样本的动态强度模式,然后将它们分成两个保留空间和时间信息的光学路径。在压缩成像和快速条纹相机的帮助下,这种划分有助于最大限度地减少测量次数,并使图像重建算法能够实现比当前的只接收超高速相机高两个数量级的帧速率。

Organic optoelectronics: spin-state control

Junwei Xu, Yue Cui, Gregory M. Smith, Peiyun Li, Chaochao Dun,and et al.

Citation:Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 46 (2018
Published online01 July 2018

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文章概要:有机光电子学:自旋状态控制

通过磁场效应来控制器件内单线态和三线态自旋的激子群,可以在蓝色荧光和红色磷光之间调节有机电致发光器件的发光。这是中美合作的成果,该合作使用交流(AC)电源为混合装置内部的自旋状态控制产生所需的磁场,其中包括聚芴类蓝色高分子发光体(PFN-Br)和红色磷光发光体PVK:Ir(MDQ)2(acac)。通过将驱动电压的频率从50扫描到70,000Hz,发现发射的颜色从蓝色变为冷白色继而到暖白色再到红色。除了作为可调光源的应用之外,该方法还可用于在室温下进行动态自旋电子学实验。