《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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Photoacoustic imaging: Looking forward to miniaturized endoscopy

Rehman Ansari, Edward Z. Zhang, Adrien E. Desjardins & Paul C. Beard .
Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 75 (2018) 
Published online10 October 2018
文章概要:光声成像:有望用于微型内窥镜检查
    期望在结肠癌筛查等方法中使用微创成像技术的医生可能很快就将可以使用来自光声器件的激光产生的超声波。研究人员越来越多地尝试将内窥镜,细长的可视化仪器和诊断仪器插入人体内,然后再借助光声学,因为超声波能穿透比光穿透更深入的组织。来自英国伦敦大学学院的Paul Beard及其同事现已开发出第一款光学内窥镜,可在内窥镜行进的同一前向方向上进行成像。通过用感应超声波的薄透明聚合物薄膜覆盖多芯光纤电缆,该团队的方法避免了对独立且大体积的探测器的依赖。由5万个可单独寻址的光纤芯组成的原型设备可产生包括鸭胚胎和小鼠皮肤在内样品的微血管网络的高分辨率图像。

Photonic chips: Converting the light

Sangsik Kim, Daron A. Westly, Brian J. Roxworthy, Qing Li, Alexander Yulaev ,and et al.
Citation: Light: Science & Applications volume 7, Article number: 72 (2018) 
Published online10 October 2018
文章概要:光子芯片:光的转换
    一个在不同模式之间转换光束的程序将有助于实现光子芯片的潜力 – 即,实现一个使用光进行数据处理的器件而不是传统微芯片的电路。开发光子芯片技术要求芯片内行进的纳米级光束与更宽的光束之间能够可靠相互转换,这些光束可以用作器件的有用输出或到器件的输入。美国马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所的Vladimir Aksyuk及其同事开发了一种“模式转换器”,它将光子芯片中的光束和超过100000倍宽的外部光束互相转换。这种可靠且精确控制的相互转换应有助于光子芯片广泛应用的发展,包括它们在计算,光学分析和军事科技中的应用。

Photoinduced force microscopy: Enhanced sensitivity

Junghoon Jahng,Heejae Yang &Eun Seong Lee
Citation: Light: Science & Applications volume 7, Article number: 73 (2018)
Published online 10 October 2018
文章概要光诱导力显微镜:灵敏度增强
    在许多基于尖端的成像应用中,利用光照射的纳米材料的光机械力响应来表征各种异质纳米结构。这种力可以有两个来源:热膨胀和感应偶极子。热膨胀反映了材料的吸收,这使得人们可以在吸收共振下对材料进行化学表征。诱导偶极相互作用反映了尖端下方材料的局部折射率,这对于在没有吸收共振的光谱区域中表征材料是有用的,如在红外(IR)非活性区域中。不幸的是,偶极力相对较小,而对于大多数有机材料和生物材料,很少能识别出对比度,这仅显示出其组分的折射率很小的差异。在这篇文章中,我们证明了折射率对比度可以在功能化尖端的帮助下大大增强。通过增强的对比,我们可以看到异质生物材料的亚结构,如聚丙烯腈-纳米结晶纤维素(PAN-NCC)纳米纤维。从亚结构可视化的角度,我们讨论了几种不同混合方法制备的PAN-NCC纤维的拉伸强度问题。我们对本研究的理解将为纳米生物材料的亚结构映射以及光子器件(如半导体、金属和范德华材料上的表面极化子)的局部场映射提供增强的灵敏度开辟新的机会。

 

Multimode fibres: Neural network descrambling

Babak Rahmani, Damien Loterie, Georgia Konstantinou, Demetri Psaltis & Christophe Moser.
 
Citation: Light: Science & Applications volume 7, Article number: 69 (2018)
Published online03 October 2018
 
文章概要多模光纤:神经网络解扰
    卷积神经网络(CNN)可以成功地学习多模光纤的非线性传输特性,从而允许精确的图像传输和重建。沿一个多模光纤进行传播通常会干扰输入图像,从而在输出端产生看似随机的散斑图案。来自瑞士洛桑联邦理工学院的Babak Rahmani及其同事现在已经证实,一个深层神经网络(基于VGG-net技术的22层CNN或基于Resnet技术的20层CNN)可以学习在0.75米长的多模光纤中的输入-输出关系,从而消除这种干扰。实验表明,两种神经网络都可以进行高精度的图像重建,图像重建后的图像保真度高达~98%,最佳情况下的图像投影率为~94%。

Nanoparticles: making it easier to detect waterborne pathogens

Keumrai Whang, Jong-Hwan Lee, Yonghee Shin, Wooju Lee, Young Wan Kim,and et al.
Citation:Light: Science & Applications volume 7, Article number: 68 (2018)
Published online 03 October 2018
文章概要:纳米颗粒:能够更容易检测出水生病原体
    韩国和美国的科学家已经开发出一种利用纳米技术快速识别水样中细菌的新方法。水传播的病原体每年导致数百万人死亡,但检测方法可能比较耗时,灵敏度较低,且只能处理小样本。首尔西江大学的Taewook Kang和同事们制作了一个镀金镜子,里面填充了比单个细菌小的纳米孔,并在他们的水样中加入了特别改性的金纳米颗粒。纳米颗粒粘附在细菌表面,如大肠杆菌,这反过来又使细菌聚集在镜子的毛孔周围。这些措施极大地增强了细菌和光之间的相互作用,因此即使使用光谱法也可以检测到非常低的细胞浓度,并且可以区分不同种类的细菌。

Bio-analysis: Rapidly spotting toxicity in a drop of the ocean

Zoltán Gӧrӧcs, Miu Tamamitsu, Vittorio Bianco, Patrick Wolf, Shounak Roy ,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 66 (2018
Published online 19 September 2018

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文章概要:生物分析:快速发现海洋中的一滴毒

    将全息成像与人工智能相结合的便携式设备可以快速检测海水中潜在有害的藻类。来自美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的Aydogan Ozcan,Zoltan Gorocs及其同事开发了一种成本较低的流式细胞仪,其可以泵送含有微小海洋生物的水样,经过LED芯片时同时发出红色,蓝色和绿色光。训练用于识别背景信号的深度学习算法自动分析由海洋生物产生的全息干涉图案并快速生成具有微观分辨率的彩色图像。在不使用镜片的情况下,样品通量比传统成像流式细胞仪提高了10倍。该团队使用轻量化且成本低的原型监测六个公共海滩的浮游生物水平,并检测出了一种可能有毒的生物,即藻类拟菱形藻,其水平与公共卫生实验室的水平一致。

Metasurfaces: X-rays from electrons hit by laser

Gilles Rosolen, Liang Jie Wong, Nicholas Rivera, Bjorn Maes, Marin Soljačić  ,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 64 (2018
Published online19 September 2018

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文章概要:超颖表面:激光击中来自电子的X射线

    “超颖表面”的成分和表面几何形状在小于光波长的尺度上变化,可能成为高能光子(如X射线和伽马射线)的新可调光源。美国麻省理工学院的Gilles Rosolen及其同事与比利时和新加坡的同事一起使用模拟研究来探索这些可能性。他们的工作演示了脉冲激光如何刺激靠近表面行进的自由电子,以产生比入射激光具有更高能量的光子。可以通过改变表面几何形状,自由电子的能量和施加的激光的角度来控制发射的频谱分布。研究人员表示,该方法可用于构建高能光子的新型台面光源,在工业,医学和基础科学中具有许多潜在的应用。

Capturing images of light patterns at the nanoscale

Ruslan Röhrich, Chris Hoekmeijer, Clara I. Osorio & A. Femius Koenderink .

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 65 (2018
Published online 12 September 2018

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文章概要:捕获纳米级光学图案的图像

    研究人员开发出一种三合一显微技术,能够解决纳米级天线散射光的各种特性。该技术可应用于研究纳米光学(纳米光子学)中的光特性以及使用光来设定定义测量单位(光学计量学)的标准的科学和技术中。荷兰AMOLF’s纳米光子学中心的Femius Koenderink及其同事开发了一种方法,该方法结合了傅立叶显微镜,偏振测量和数字全息技术来测量通过单个纳米结构散射的辐射图。该技术使研究人员能够更清晰地观察到例如可产生扭曲光的螺旋纳米结构的物理特性。纳米光子学研究中更精确的测量可能会引领电信,计算和传感领域的革命性应用。

Metasurfaces: scrambling light for 3D detection and recognition

Zile Li, Qi Dai, Muhammad Q. Mehmood, Guangwei Hu, Boris Luk’ yanchuk ,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 63 (2018
Published online12 September 2018

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文章概要:超颖表面:用于3D检测和识别的加扰光

    在制造的“超颖表面”(一个比光的波长小的载荷图案)上发射光用确定的光点填充大空间体积,可能改善3D识别和传感器应用。新加坡国立大学的Cheng-Wei Qui及其同事与亚洲和美国的同事一起,用非晶硅创造了他们独一无二的表面。光从材料中散射并透过材料以在周围空间中产生数据点云,其中可以分析研究对象的结构和运动。这种“扰乱表面”的初步开发工作表明它可以改善模式识别,包括人脸识别,运动检测和增强现实应用。研究人员介绍了他们的创新如何克服这些领域现有方法的重大局限性。

Quantum emitters: plasmonic connections

Hamidreza Siampour, Shailesh Kumar, Valery A. Davydov, Liudmila F. Kulikova, Viatcheslav N. Agafonov  ,and et al.

Citation: Light: Science & Applicationsvolume 7, Article number: 61 (2018
Published online12 September 2018

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文章概要:量子发射器:等离子体连接

    集成量子等离子体激元领域向前迈出了一步,这证明了单光子源和等离子体波导之间的片上耦合。在该方法中,具有发射单光子的锗空位(GeV)中心的纳米金刚石嵌入在等离子体波导内部,该等离子体波导由一个银层顶上的电介质氢倍半硅氧烷的凸起组成。绿色(532nm)激光通过光栅耦合到波导的一端并传播到纳米金刚石,在那里激发GeV中心,该中心发射耦合到波导的等离子体模式中的单个光子。来自丹麦,俄罗斯和法国的研究人员表示,长波导传输长度(33µm)和高效耦合(56%)为基于芯片的量子电路的开发开辟了新的途径。