期刊发布 | JOPR第一卷第三期发布

Journal of Optics and Photonics Research《光学与光子学研究学报》（eISSN: 3029-1348）2024年第1卷第3期正式上线。本期在线出版6篇原创研究论文。文章主题分别涵盖：光散射研究、电子束光学对焊接属性的影响、新型磁场传感器、吸收系数方程、铜纳米颗粒研究以及WDM ROF链路的性能分析等话题。JOPR所有发表论文均可开放获取，供读者免费下载阅读全部文章。

文章题目：

Hybrid Nanoplatforms and Silica Nano-hole Particles Intended for Enhanced Energy Modes: Light-Scattering Studies Toward Lasers Developments

用于增强能量模式的混合纳米平台和二氧化硅纳米孔粒子：激光发展中的光散射研究

作  者：

A. Guillermo Bracamonte

Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba

Argentina and Centre d'optique, photonique et laser, Université Laval, Canada

摘   要：

这篇简短的综述介绍了用于光散射研究的光学活性纳米平台的设计和合成，强调了纳米孔结构作为潜在附加共振和增强现象的主要来源。本文介绍了基于各种材料的纳米平台，例如硅化合物、二氧化硅、改性有机硅烷、贵金属以及有机材料等，包括分子和聚合物间隔物、发色团等。此外，文章也讨论了如何从混合纳米平台和纳米孔粒子中记录增强的光散射信号，从中产生具有相应放大的构造波长。在此背景下讨论了激光光散射性质的实例和已经开发的光学方法。同时本文还展示了在纳米光学领域的新发展，这些发展值得进一步研究和应用。为此研究了从单一纳米平台到更大尺寸的改性表面和三维基板。在这种方式下，设计了纳米光学谐振器以及纳米阵列谐振器。通过控制纳米化学及其他因素，对纳米光学平台的下一代材料进行了评估，以达到特定的光物理效果。不同的材料展示了各种共振模式和预期性能之间的差异。

图：在纳米孔粒子中，在蓝色六边形表示的分子标记物存在下开发的增强光散射的示意图。(i)纳米孔粒子阵列或孔硅纳米阵列的示意图。

文章题目：

Unveiling Impact of Electron Beam Optics on Weld Attributes in EN30B Steel

揭示电子束光学对EN30B钢焊接属性的影响

作  者：

Vasundhara Singh

Indian Institute of Technology Kharagpur, India

Gour Gopal Roy

Indian Institute of Technology Kharagpur, India

Prakash Srirangam

University of Warwick, UK

摘   要：

本文就电子光学在束流振荡(BO)方面对几种钢材的焊接质量影响进行了研究，并报道了开发具有光滑表面和增强焊接性能的装饰性焊缝。然而，电子束振荡对中碳低合金钢特别是EN30B钢的焊接质量影响尚未得到充分报道，因此本研究对此进行了探讨。通过与电子束对齐的磁透镜，研究了振荡束的直径(OD)及其对焊接质量的影响。OD在0.5毫米至2毫米之间变化。使用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、硬度、磨损和拉伸等多项测试来表征焊接质量。与未使用振荡的焊缝相比，使用BO的焊缝显著降低了热输入速率。在存在BO的情况下，焊缝中的残余奥氏体(RA)增加，而在未使用BO的焊缝中最少。在熔合区(FZ)中发现了拉伸残余应力，并且在使用BO的情况下尤其是较大的OD时更高。与在没有BO的情况下制作的焊缝中主要发现的柱状晶粒不同，在使用BO的焊缝中发现了大量的等轴晶粒。通过使用BO，焊缝中的非金属夹杂物(NMIs)变得更细且更少。引入BO提高了焊缝的硬度并降低了磨损率，特别是在较大的束流OD下。尽管与母材(BM)相比，焊缝的强度有所降低，但BO提高了焊缝的延展性和强度。

图：EN30B钢的拉伸试样尺寸

文章题目：

Magnetic Field Sensing by Magnetic-Fluid-Coated Capillary Long-Period Fiber Gratings

通过磁流体涂层毛细管长周期光纤光栅进行磁场传感

作  者：

Mengjiao Ding

Shanghai Maritime University, China

Mengxue Tang 

Shanghai Maritime University, China

Ziyang Hua

Shanghai Maritime University, China

Xin Wang

Shanghai Maritime University, China

Yunhe Zhao

Shanghai Maritime University, China

摘   要：

在本文中，我们提出并实验研究了一种基于磁流体(MF)涂层毛细管长周期光纤光栅(CLPFGs)的新型磁场传感器(MFS)。CLPFGs采用点对点弧放电方法制成，长度不超过10毫米，周期为1毫米，然后浸渍在充满磁流体的玻璃管中，形成封装的磁流体涂层CLPFGs磁场传感器。在封装过程中，CLPFGs的共振波长发生红移，这是由外部折射率的变化引起。随着外部磁场的增加，共振深度逐渐减小，这是由于磁致伸缩效应和折射率变化的共同作用。此外，我们对具有相同光栅周期但不同光栅长度的CLPFGs进行了比较研究和分析。具有更大透射深度的共振波谷对外部磁场的响应更快，从而提高了灵敏度。当CLPFGs的光栅长度为9毫米时，灵敏度可达到0.036dB/Oe。值得注意的是，该传感器对温度不敏感，从而避免了温度的影响。所提出的磁流体涂层CLPFGs磁场传感器在磁场系统中具有潜在应用。

图：磁场传感实验装置的示意图

文章题目：

Intrinsic and Extrinsic Scattering and Absorption Coefficients New Equations in Four-flux and Two-flux Models Used for Determining Light Intensity Gradients

用于确定光强梯度的四通量和两通量模型中新引入的内在和外在散射及吸收系数方程

作  者：

David Barrios Puerto

Universidad Carlos III de Madrid, Spain

摘   要：

在一个几乎透明的三层基材样品(玻璃/电解质/玻璃)中，利用光学常数和新的内在及外在散射和吸收系数方程，确定了前向和后向光感应下的准直光、散射光和总光强梯度。这些新的方程是通过四通量和两通量辐射传输模型的微分方程系统获得的，分别用于确定内在和外在系数，前提是已知外部玻璃层的光学常数，这些常数通过预先测量的单一玻璃基板样品得到。通过光学常数和对光进入材料时波长压缩现象的考量，确定了消光系数，这使得光在材料中的速度低于真空中的速度。玻璃和电解质层的消光系数通过三种不同的方法计算。首先，利用四通量模型的准直透射率和反射率解，从光学常数中确定了消光系数。根据这些解，计算了准直界面反射率和由于消光导致的衰减。这些中间参数用于确定界面处的内在准直光强度，这些强度被用于前向和后向的准直微分方程中，以求解前向和后向消光系数。成功满足了玻璃和电解质层的三消光匹配要求。两个平均交叉参数方程，每个方向各一个，以及四个前向散射比方程，分别针对每个方向的准直和散射光强度，应用于内在系数的漫射微分方程(DDE)系统。对于这些系数，基于每个界面的准直和散射光强度，提出了直观的方程。通过将两通量模型的总微分方程系统与准直和四通量模型的DDE系统相加，确定了新的外在参数方程。

图：玻璃/电解质/玻璃(GEG)样品的夹层结构。(a) 四通量模型的准直光和散射光强度，以及 (b) 两通量模型的总光强度(计算为准直光和散射光的总和)

文章题目：

Nonlinear Responses and Optical Limitation of Copper Nanoparticles by Z-scan Method

通过Z扫描方法研究铜纳米颗粒的非线性响应和光学限制

作  者：

Mina Eslamifar

Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Iran

Mohammad Eghbali

Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Iran

摘   要：

近年来，纳米尺度的铜颗粒因其先进的特性和在各个领域的潜在应用而受到关注。本研究探讨了铜纳米颗粒的非线性光学性能。我们使用激光烧蚀技术制备铜纳米颗粒。在此技术中，将一块铜放置在蒸馏水中，用激光束照射。激光烧蚀持续了30分钟。通过Z扫描技术测量了光学非线性。开孔Z扫描实验表明，铜纳米颗粒具有强的非线性吸收。通过闭孔Z扫描实验，我们分析了样品的非线性折射。我们还分析了铜纳米颗粒的光学限制效应。提出了一个理论模型，显示在高激光光强下，发生了非线性光散射。通过与所提出模型分析实验数据，我们得到了铜颗粒的光学非线性值：n₂=0.8x10^-19m²w^-1和y=1.46x10^-13m/W。我们的研究确认了铜纳米颗粒具有卓越的非线性光学特性，这可能推动非线性光学的发展。

图：可溶于水的铜纳米颗粒的透射电子显微镜(TEM)图像

文章题目：

Performance Analysis of 8 × 112 Gbps (0.896 Tbps) WDM ROF Link Using 32 QAM – OFDM Modulation Scheme for Achieving Extended Range 

8 × 112 Gbps(0.896 Tbps)WDM ROF链路的性能分析，使用32 QAM – OFDM调制方案来实现更远的传输距离

作  者：

Jayeshkumar C. Prajapati

Government Engineering College-Patan, India

K. G. Maradia

Government Engineering College-Rajkot, India

摘   要：

我们提出了一种先进的光传输系统，利用更高阶的调制格式和相干检测。我们的创新在于引入了一个8×112Gbps的波长分复用–光纤无线(WDM ROF)链路，使用32阶正交幅度调制-正交频分复用(QAM-OFDM)调制方案，能够扩展其传输范围。与现有研究相比，我们的研究因其独特的32-QAM格式和每通道112Gbps的数据速率而显著，特别是在考虑到3000公里的通道跨度时。我们的分析涵盖了WDM-ROF链路系统，包括链路中的前置光放大器、通道环路跨度外的一个光放大器以及环路跨度内的一个光放大器，代表了不同的场景。我们以增益控制模式操作光放大器。值得注意的是，在不采用精确色散或非线性改进技术的情况下，模拟结果显示我们的预期系统在考虑规格参数的情况下，最佳传输距离为3000公里。我们进行了广泛的模拟，以评估系统性能，包括在1000公里到15000公里的链路跨度范围内的质量因子(Q因子)、估计符号错误(ESE)，以及误差矢量幅度(EVM)。

图：用于相干检测的接收器内部视图