FITEE 2019-2020专题速递 | 精密测量与仪器技术（2019, No. 5，庄松林/谭久彬院士）

原创编辑部信息与电子工程前沿FITEE

收录于合集

【FITEE 2019年第5期出版“精密测量与仪器技术”专题，由中国工程院庄松林院士和谭久彬院士担任主编。专题收录4篇综述，1篇研究论文。】

【综述】

利用太赫兹时域光谱法和微腔器件检测样品：综述

陈麟^1,2,3，廖登高¹，郭旭光^1,2，赵佳宇^1,2，朱亦鸣^1,2,3，庄松林^1,2

1. 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室，中国上海市，200093

2. 上海太赫兹光谱与成像技术协同创新中心，中国上海市，200093

3. 电子科技大学太赫兹科学协同创新中心，中国成都市，611731

摘要：简要回顾了上海理工大学在用于探测样品的太赫兹时域光谱系统和微腔器件领域的研究进展。首先，通过施加高电场研究了基于砷化镓m-i-n二极管的宽频太赫兹辐射源。然后，详细介绍了我们实验室产生的自由空间太赫兹时域光谱系统和光纤耦合太赫兹时域光谱系统及其在药物/癌症检测中的应用。为进一步提高信噪比和高灵敏度，我们引入3种通用微腔结构实现微量样品检测。本文总结了这些结构的特性、性能和潜在的传感应用。

关键词：太赫兹时域光谱；微腔；金属孔阵列；波导腔；伪局域表面等离子体

概要PPT：利用太赫兹时域光谱法和微腔器件检测样品：综述

全文翻译：上海理工大学陈麟等 | 利用太赫兹时域光谱法和微腔器件检测样品：综述

引用格式：

Lin Chen, Deng-gao Liao, Xu-guang Guo, Jia-yu Zhao, Yi-ming Zhu, Song-lin Zhuang, 2019. Terahertz time-domain spectroscopy and micro-cavity components for probing samples: a review. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(5):591-607.

https://doi.org/10.1631/FITEE.1800633

【综述】

超分辨光学显微镜：原理、仪器与应用

王宝凯¹，Martina BARBIERO¹，张启明¹，顾敏^1,2

1. 皇家墨尔本理工大学科学学院人工智能纳米光子学实验室，澳大利亚墨尔本，3001

2. 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，人工智能纳米光子学中心，中国上海市，200093

摘要：近二十年来，多种基于荧光与非荧光的光学显微镜发展迅速，突破了衍射极限。本文综述了超分辨显微镜的基本原理、技术成就和仪器应用，讨论了超分辨显微镜在成像以及其他方面的应用。

关键词：超分辨；成像；光学显微镜

概要PPT：超分辨光学显微镜：原理、仪器与应用

引用格式：

Bao-kai Wang, Martina Barbiero, Qi-ming Zhang, Min Gu, 2019. Super-resolution optical microscope: principle, instrumentation, and application. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(5):608-630. https://doi.org/10.1631/FITEE.1800449

【综述】

位移测量光栅干涉仪综述

胡鹏程^1,2，常笛^1,2，谭久彬^1,2，杨睿韬^1,2，杨宏兴^1,2，付海金^1,2

1. 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所，中国哈尔滨市，150080

2. 哈尔滨工业大学，超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室，中国哈尔滨市，150080

摘要：光栅干涉仪是测量精密位移的常用方法。和激光干涉仪相比，光栅干涉仪对空气折射率不敏感且易于实现多自由度测量结构，因此被广泛研究、应用。从光学测量原理角度看，光栅干涉仪历经零差干涉、外差干涉和空间分离式外差干涉3个阶段。与前两者相比，空间分离式外差光栅干涉仪具有能消除光学混叠引起纳米级周期非线性误差的特性，可以获得更高位移测量精度。与此同时，各式各样光栅干涉仪结构被提出，以提高光学细分数、增加量程、提升适用性或实现多自由度位置姿态测量。本文详细总结了近年来增量式位移测量光栅干涉仪的发展，并简述其测量误差相关的研究。

关键词：光栅干涉仪；光学编码器；位移测量；精密测量

概要PPT：位移测量光栅干涉仪综述

引用格式：

Peng-cheng Hu, Di Chang, Jiu-bin Tan, Rui-tao Yang, Hong-xing Yang, Hai-jin Fu, 2019. Displacement measuring grating interferometer: a review. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(5):631-654. https://doi.org/10.1631/FITEE.1800708

【综述】

真空光镊技术综述

李楠，祝训敏，李文强，傅振海，胡梦珠，胡慧珠

浙江大学光电科学与工程学院，现代光学仪器国家重点实验室，中国杭州市，310027

摘要：光镊技术自上世纪七十年代由阿瑟·阿什金开创以来，作为捕获和操纵中性粒子的通用工具，已在分子生物学、纳米技术和实验物理学等领域得到广泛研究和应用。基于光镊技术的传感与精密测量系统，通过激光束悬浮传感单元，而非与装置固连，相比传统固态传感器，无机械耗散。此外，与液体或空气介质中的光镊系统不同，在真空中运作的光镊系统可实现传感单元与环境的完全隔离。基于上述优势，基础物理学和应用物理学领域科学家对真空光镊开展了大量研究。本文回顾了真空光镊技术的基本概念和发展历史，帮助读者全面了解该领域。

关键词：光镊；真空光阱；激光冷却

概要PPT：真空光镊技术综述

全文翻译：浙江大学胡慧珠等 | 真空光镊技术综述

引用格式：

Nan Li, Xun-min Zhu, Wen-qiang Li, Zhen-hai Fu, Meng-zhu Hu, Hui-zhu Hu, 2019. Review of optical tweezers in vacuum. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(5):655-673.

https://doi.org/10.1631/FITEE.1900095

【研究】

基于自适应双光梳系统的高分辨率快速热传感器

郭依征¹，闫明²，郝强¹，杨康文¹，沈旭玲^1,2,3，曾和平^1,2

1. 上海理工大学光电与计算机工程学院，教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海现代光学系统实验室，中国上海市，200093

2. 华东师范大学精密光谱学国家重点实验室，中国上海市，200062

3. 中国科学院上海光学精密机械研究所，中国上海市，201800

摘要：提出一种基于自适应双光梳光谱测量系统的相移光纤布拉格光栅（PFBG）高分辨率快速热传感技术。与传统双光梳系统相比，自适应双光梳系统以两个自由运行的光纤激光器为光源，消除了严格的锁相反馈环节，极大降低了系统复杂度。利用自适应技术对光梳梳齿的快速不稳定性进行较好补偿，通过对干涉图进行时域快速傅里叶变换，精确表征了PFBG的光学响应。单次采集可在几十毫秒内完成，光谱分辨率为0.1 pm，对应的热测量分辨率为0.01 ℃。测量的光谱带宽超过14 nm，说明动态测量范围较大。自适应双光梳系统采用宽松的自控制方案，在室外实际应用中显示出巨大潜力。

关键词：干涉仪；光纤传感器；激光光谱学

概要PPT：基于自适应双光梳系统的高分辨率快速热传感器

全文翻译：上海理工大学曾和平等 | 基于自适应双光梳系统的高分辨率快速热传感器

引用格式：

Yi-zheng Guo, Ming Yan, Qiang Hao, Kang-wen Yang, Xu-ling Shen, He-ping Zeng, 2019. Rapid thermal sensors with high resolution based on an adaptive dual-comb system. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 20(5):674-684.

https://doi.org/10.1631/FITEE.1800347

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客座主编简介

庄松林，1940年8月14日生，江苏溧阳人。1995年当选中国工程院院士。现任上海理工大学光学与电子信息工程学院院长、博士生导师，上海光学仪器研究所所长，上海交通大学、复旦大学、浙江大学兼职教授，国际光学工程学会和美国光学学会会士、中国仪器仪表学会名誉理事长、中国光学工程学会副理事长、探月计划专家组成员、教育部仪器科学和技术教指委副主任。庄松林院士长期从事应用光学、光学工程和光电子学的研究。设计了百余种光学系统及仪器，是国内率先开展光学系统CAD的研究者。主持完成了国内最大的光学仪器设计软件系统，在统计试验总极值最优化方法及公差的非线性模型等方面取得独创性成果。他对非相干光学信息处理及彩虹全息技术作了全面系统的研究，被誉为“现代白光信息处理的主要贡献者之一”。在复物体的位相恢复研究中提出多种光学方法，开创了该领域研究的新方向。在超分辨光学成像、光栅衍射矢量模态理论，高速光学多通道模/数变换、变换光学和人工媒质材料等研究中取得突出的研究成果。近年来，领导研发了主动式太赫兹人体安检系统，用于有机物检测的一体化时域太赫兹波谱系统等多套实用化太赫兹系统，所领导的太赫兹实验室获批“国家太赫兹技术前沿基础科学中心”“国家太赫兹波谱与影像技术协同创新中心”“国家111太赫兹精准生物医学技术创新引智基地”等。指导的博士论文2009和2013年分别获得全国百篇优秀博士论文和百篇优秀博士论文提名。2018年获上海市教学成果奖一等奖。2018年获评上海市教育功臣。

谭久彬，1955年3月5日生于哈尔滨，男，汉族，黑龙江省哈尔滨人，精密测量与仪器工程专家。1977年考入哈尔滨工业大学，先后获工学学士、硕士和博士学位。2017年当选中国工程院院士。现为哈尔滨工业大学仪器科学与技术学科教授、博导，精密仪器工程研究院院长。兼任国家计量战略专家咨询委员会副主任、中国仪器仪表学会副理事长、国际测量与仪器委员会（ICMI）常务委员等。一直从事精密测量与仪器工程的科研与人才培养工作。致力于高端装备制造中的超精密测量与仪器工程研究，提出多模复合运动基准方法、多轴运动基准误差分离方法和主动负刚度隔微振方法等。突破超精密运动基准等系列核心技术，研制成功4种国家级计量标准装置和21种大型超精密测量仪器与超大型超精密测试装备，形成系统的超精密测量体系，精度水平处于国际前列。解决了我国战略武器装备、航空发动机、高性能卫星相机等36个重大型号高端装备研制生产中的超精密测量难题，推动该类装备性能提升。建成国内第一个超精密仪器研发基地和产业化基地。以第一获奖人获国家技术发明奖一等奖1项（2006年）、二等奖2项（2013、2016年）、国家科技进步奖三等奖1项（1997年）。获授权中外发明专利160余项（国际发明专利25项）。制定标准28项。发表SCI、EI检索论文330余篇，出版专著3部。培养博士65名，硕士78名。

关于本刊

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering（简称FITEE，中文名《信息与电子工程前沿（英文）》，ISSN 2095-9184，CN 33-1389/TP）是信息电子类综合性英文学术月刊，SCI-E、EI收录，最新影响因子1.604，进入JCR Q2分区。前身为2010年创办的《浙江大学学报英文版C辑：计算机与电子》，2015年更为现名，现为中国工程院信息与电子工程学部唯一院刊。覆盖计算机、信息与通信、控制、电子、光学等领域。文章类型包括研究论文、综述、个人视点、评述等。现任主编为中国工程院院士潘云鹤、卢锡城。实行国际同行评审制，初次转达意见一般在2~3个月内。文章一经录用将快速在线。

2019年，荣获中国科协等七部委推出的中国科技期刊卓越行动计划项目资助（梯队期刊）。

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