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Light

《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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2D materials: high resolution probe

Sotiris Psilodimitrakopoulos, Leonidas Mouchliadis, Ioannis Paradisanos, Andreas Lemonis, George Kioseoglou and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e18005; doi:10.1038/lsa.2018.5

Published online 04 May 2018

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文章概要2D材料:高分辨率探头

本文以120 ×120 nm2的分辨率揭示了流行的二维材料——过渡金属二硫化物的晶体特性。来自希腊克里特大学、希腊研究与技术基金会的Sotiris Psilodimitrakopoulos等利用非线性激光扫描光学显微镜揭示了WS2大面积晶体中晶格取向和晶体缺陷的信息。该团队基于偏振分辨二次谐波成像的全光学方法是快速的,非侵入式的,它的单层WS2的主晶轴的取向映射的分辨率可达120 ×120 nm2。研究人员通过从成像方案中提取的信息,可以为WS2晶体的非线性光学性质建立一个新的理论模型,并有助于制造无缺陷的大面积2D材料。

Image processing: morphology approach

Min-Song Wei, Fei Xing & Zheng You.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e18006; doi:10.1038/lsa.2018.6

Published online 04 May 2018

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文章概要图像处理:形态学方法

由中国研究人员开发的快速可靠的图像处理方案将有利于在2D图像中检测诸如恒星这样的小而昏暗的目标。来自清华大学的卫旻嵩及其同事开发了基于形态学的逐行法,该方法可在数据被读出时实时运行。该方法使用基于形态学的一维算法来减去背景噪声,从而增强并检测目标。根据对天文图像进行的测试表明,该方法可以在恶劣的天空条件下找到像暗星那样的目标,其精度优于0.1像素。使用该方案进行目标提取的延迟时间可以大大缩短到微秒至纳秒级别上,因此非常适合应用于高速处理中。除了天文图像之外,该方案还有望应用于医学成像和监视。

Imaging: faster image capture broadens applications for spectroscopic imaging

 Haonan Lin, Chien-Sheng Liao, Pu Wang, Nan Kong & Ji-Xin Cheng.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e17179; doi:10.1038/lsa.2017.179

Published online 04 May 2018

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文章概要成像:更快的图像捕获拓宽光谱成像应用

光谱成像技术的图像采集速度越来越快,这为活体细胞中分子的实时检测打开了大门。光谱受激拉曼散射成像是一种用于检测生物分子化学指纹的非破坏性免标记技术。但是,它相对较慢的图像采集速度限制了它的应用。来自美国波士顿大学和普渡大学的Ji-Xin Cheng及其同事开发出一种方法,可以大幅提高信号采集速度而不会影响信号电平。通过在整个光谱图像栈中对小部分像素进行随机采样,研究人员使用算法将亚采样图像栈分解为光谱特征和浓度图,从而将图像采集速度提高到每个图像栈0.8 s,这将有助于实现活体生物的实时代谢成像。

Entanglement: classical fields get a welcome wobble

Eileen Otte, Carmelo Rosales-Guzmán, Bienvenu Ndagano, Cornelia Denz &Andrew Forbes

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e18009; doi:10.1038/lsa.2018.9

Published online 04 May 2018

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文章概要纠缠:经典场的新宠——振荡

一种被设计成在其自旋-轨道耦合中发生振荡的新颖光学场突显了经典纠缠场迄今未被注意到的性质。自旋轨道耦合是由偏振和空间形状之间的不可分离性所引起的,并且引发了诸如激光材料处理等多种应用。通过结合两个相反方向的正交不可分离状态,来自德国和南非的科学家团队设计了在纠缠状态和非纠缠状态之间波动的经典场。为了表征这些振荡而不破坏它们,该团队使用单个空间光调制器独立地产生和操纵每个正交场。该技术允许每个光束以数字方式传播,同时可模拟其反向光束的路径。该技术还有利于相位调整,从而将期望状态传递给特定目标,使其能够跨越任意距离传输。

Metasurfaces: negative reflection control

Shuo Liu, Tie Jun Cui, Ahsan Noor, Zui Tao, Hao Chi Zhang and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e18008; doi:10.1038/lsa.2018.8

Published online 04 May 2018

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文章概要超表面:负反射控制

中国的科学家们利用一种巧妙的各向异性数字编码超表面设计打破了斯涅尔反射定律。来自东南大学的刘硕、崔铁军等人制作的超表面由背面镀铜的FR4基板上的椭圆形金属编码颗粒阵列组成。这些超表面可在10 GHz左右的微波频率下运行,并具有两项重要的独特功能。首先,它们能够实现负反射效应,因此入射波和反射波都位于表面法线的同一侧,这与传统的斯涅尔定律相悖。其次,它们能够将正交极化的入射波转换成沿不同方向传播的表面波。因此,我们设想这种超表面可用于伪装,雷达,无线通信和微波电路。

Laser micro-machining: ultrafast scanning

Ting-Hsuan Chen, Romain Fardel & Craig B Arnold.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, 17181;

doi:10.1038/lsa.2017.181
Published online 20 April 2018
文章概要:激光微机械加工:超快扫描
美国普林斯顿大学Ting-Hsuan Chen及其同事发现,通过沿着光轴快速扫描聚焦的激光点,可以改善激光微机械加工的生产量和容差。该团队建立了一个微型加工系统,将发射紫外光(355 nm波长、15 ns持续脉冲)的高重复率Nd:YVO4激光器与由声学驱动的可变焦距镜头制成的超快Z-扫描器相结合。该方法意味着激光脉冲可以聚焦到样品的不同位置,从而放宽了对样品表面平整度和定位的要求。这也使得机械加工速度更快,通过硅样品的实验表明,在加工200×200μm的方孔时,加工速度提高了三倍,且质量并没有降低。

 

 

Bioimaging: breaking limits for deeper tissue views

X Luís Dean-Ben & Daniel Razansky

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, 18004;

doi:10.1038/lsa.2018.4
Published online20 April 2018
文章概要:生物成像:突破深层生物组织视图的极限

使用声音信号来检测流过细管的吸光微球会使细小血管的图像更清晰。光声成像将简单的激光短脉冲变成超声压力波,这些压力波可勾勒出皮下的血管系统的形状。来自Helmholtz Center Munich的X Luís Dean-Ben及其同事现在描述了一种新技术 – 定位型光声层析成像技术,该技术克服了以前基于声音成像技术的限制。在捕获到作为点光源的流动物体的快速序列后,该团队通过分析各个吸收个体之间的空间差异来绘制出微观毛细管内部的三维结构特征 – 这一距离远小于声波可观察到的最小距离。该技术对血流参数高度敏感,这有利于探测厘米级深度的微循环中的疾病引起的变化。

Air quality: sizing up particulate pollution

Xiao-Chong Yu, Yanyan Zhi, Shui-Jing Tang, Bei-Bei Li, Qihuang Gong,and et al.

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, 18003;

doi:10.1038/lsa.2018.3
Published online 20 April 2018
文章概要:空气质量:判断微颗粒污染
来自中国的研究人员宣称,一种能精确测量微颗粒大小的新方法可以更准确的判断空气质量。广泛公布的PM2.5指数表征的是空气动力学直径<2.5 μm的颗粒物,但却没有详细说明最小的“超精细颗粒”,这些颗粒容易穿过肺和血液的屏障,进入血液和所有人体器官,因此极为有害。为了解决这一问题,北京大学的肖云峰、龚旗煌及其同事开发了一种简单的监测装置,它令圆偏振激光透过一系列纳米纤维,当空气吹到纳米纤维上时,空气中的颗粒粘附在纳米纤维上并改变光的透射率,从而可估计尺寸低至100nm的颗粒。该团队对北京空气的测量结果与PM2.5的官方政府数据非常匹配,同时也提供了有益于公共健康的新信息。

 

Metasurfaces: nanobricks strengthen integration

Fei Ding, Rucha Deshpande & Sergey I Bozhevolnyi

Citation: Light: Science & Applications (2018) 7, e17178;

doi:10.1038/lsa.2017.178
Published online 20 April 2018
文章概要:超表面:nanobricks增强集成化
将可见光转换为表面等离激元并提供宽带光束控制的阵列有助于光学电路的小型化。光学超表面,即亚波长的薄层器件,在超小型组件中提供了非常出色的光控制。现在,南丹麦大学的Fei Ding及其同事已经建立并测试了一种可以通过简单切换光偏振来实现两种截然不同功能的超表面,其概念验证的设备使用定制的微小银色磁性防伪标签nanobricks阵列来创建沿单一方向传播、但具有不同正交极化特性的线性相位梯度。该团队得出的x偏振光束的单向表面等离子体极化激元激发的平均耦合效率高于25%。此外,该团队利用y偏振实现了580nm至700nm之间的光波长的并行光束控制,并且它们之间的串扰很低。

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。