光电论坛

2018年9月7日上午,首都师范大学张岩教授做客第146期武汉光电论坛,为广大师生做了题为“太赫兹波前获取与调控”的精彩报告。

报告中,张岩教授围绕太赫兹波介绍了其课题组深耕十五年的广泛而深入的研究成果。由于太赫兹波段具有相干探测性好、高穿透性、光子能量低、指纹谱、宽带性等特点,而在航空航天部件缺陷检测、生物组织成像、安检、爆炸物与生物大分子等之检测乃至通信频带之延展等领域都具有广泛应用前景。早期张教授将在德国和日本做的全息和CT研究有机结合,研究了THz波段的数字全息,实现了100um级的亚波长分辨成像,并引入差分探测和偏振测量提高成像质量;还深入研究了THz涡旋光束的特性;以及THz波在亚波长结构上激发的表面波的传输特性。由于看好THz在成像领域的应用,而成像用THz器件体积庞大,张教授于是对THz超构表面做了深入研究,从单焦点与多焦点的成像、长焦深聚焦,到涡旋光束、艾里光束的产生,再到偏振选择成像、波长选择全息等,实现了对太赫兹波的频率、振幅、相位、偏振的有效调控。为进一步拓展THz波前调控维度,张教授介绍了课题组在动态调控领域所做的最新研究,包括电激励下的介质超表面金属态化、DMD/SLM对波前的自由调控等等。张教授的报告精彩翔实,他还指出超材料的引入为波前调控提供了前所未有的灵活性,形象地展望了未来在这种基本亚波长结构单元上构建的光学器件可望带来搭积木般的“乐高光学”之发展。

张岩,首都师范大学教授,超材料与器件北京市重点实验室主任。1999年获得中科院物理所光学博士学位,先后在日本山形大学,香港理工大学,德国斯图加特大学,香港科技大学,美国伦斯特理工大学以及德国康斯坦茨大学从事合作研究。目前主要从事太赫兹波谱与成像,超构表面器件等方面研究,发表SCI期刊论文220余篇,Google H因子38。

武汉光电国家研究中心副主任周军教授主持本期论坛,并为张岩教授颁发了“武汉光电论坛”纪念盘。来自武汉光电国家研究中心、光学与电子信息学院等院系的师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。


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武汉光电论坛第146期


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报告题目:太赫兹波前获取与调控

Acquisition and Modulation of Terahertz Wave Front


时     间:2018年9月7日10:00-12:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:张    岩  教授,首都师范大学

邀 请 人:张新亮  教授



报告人简介:

张岩,首都师范大学教授,超材料与器件北京市重点实验室主任。1999年获得中科院物理所光学博士学位,先后在日本山形大学,香港理工大学,德国斯图加特大学,香港科技大学,美国伦斯特理工大学以及德国康斯坦茨大学从事合作研究。目前主要从事太赫兹波谱与成像,超构表面器件等方面研究,发表SCI期刊论文220余篇,Google H因子38。


Biography:

Prof. Dr. Yan Zhang, director of Beijing Key Lab for Matematerials and Devices. He was elected to the Program for New Century Excellent Talents in University, Beijing Science Nova Program, Beijing BaiQianWan Talents Program, and Beijing Great Wall Scholar.   

Prof. Zhang received his bachelor and master degrees from Harbin Institute of Technology and doctor degree from Institute of Physics, Chinese Academy of Science. He has worked in Yamagata University, Japan, Hong Kong Polytechnic University, Stuttgart University, Germany, Hong Kong University of Science and Technology, Rensselaer Polytechnic Institute, USA, and University Konstanz, Germany. His research interests include terahertz imaging and spectroscopy, surface plasmonic optics, optical information processing. He has published more than 220 prereviewed papers and delivered more than 30 invited talks. 



报告摘要:

太赫兹辐射具有很多独特的优点,在通讯和成像领域具有重要的应用。相比太赫兹的源和探测器,太赫兹的功能器件都还不成熟,阻碍了太赫兹技术的广泛应用。本报告介绍首都师范大学超材料与器件北京市重点实验室在太赫兹波前获取和调控方面取得的进展。利用自主研发的太赫兹脉冲波焦平面成像系统实现太赫兹辐射的频率、振幅、相位以及偏振态的测量,并利用这套系统实现对涡旋光束和太赫兹波段表面等离子体器件的的表征。利用超构表面技术实现太赫兹波前的调控,设计了超薄太赫兹平板透镜,长焦深透镜,多焦点透镜、太赫兹全息、分色成像全息以及偏振选择透镜等器件。并利用半导体材料在太赫兹波段特殊的光电调控特性,提出了太赫兹波前调制器,实现了基于动态超构表面的太赫兹波前调控。


Abstract: 

Due to many unique advantages of terahertz radiation, it has important potential applications in the field of communication and imaging. Compared with the sources and detectors of terahertz, the functional devices of terahertz are still immature, which hinders the wide application of terahertz technology. This report describes the progress of terahertz wavefront acquisition and modulation in Beijing Key Laboratory of Metamaterials and Devices, Capital Normal University. The frequency, amplitude, phase and polarization of terahertz radiation are measured by a self-developed terahertz pulsed focal plane imaging system. The vortex beam and surface plasmon devices in terahertz band are characterized by this system. The terahertz wavefront can also be modulated by metasurface technology. The ultra-thin terahertz flat lens, long focal depth lens, multi-focal lens, terahertz holography, color-splitting imaging holography and polarization-selective lens are designed. A terahertz wavefront modulator is proposed based on the photoelectric characteristics of semiconductor materials in the terahertz band, and the terahertz wavefront modulation based on the dynamic metasurface is also realized.



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201875日下午,新加坡南洋理工大学沈平教授做客第145期光电论坛,为广大师生作了题为“光纤传感”的精彩学术报告。

在报告中,沈平教授首先通过一段宣传视频直观展现了利用拉丝塔制备光纤的工艺流程,并生动介绍了光纤的发展历程和基本概念。随后,基于光纤传感的体积小、重量轻、成本低廉、耐恶劣环境、灵敏度高等诸多优势,沈平教授分别从传统光纤和微纳结构光纤(特种光纤)两大类别,详细介绍了应用于温度、应力、磁场、湿度等多参量维度的传感系统。其中,着重介绍了液晶注入型光子晶体光纤的制备流程,以及基于该光纤双折射特性的传感设计与应用。最后,沈平教授引出“Lab on fiber”的概念,总结并展望了光纤传感在未来的发展趋势与应用前景。

沈平教授于1995年获得英国伯明翰大学电子与电气工程博士学位。1999年,他加入新加坡南洋理工大学电子与电子工程学院。自2014年起,他被任命为光纤技术中心主任,并担任多个国际会议的主席、委员会成员和国际顾问。他是IEEE Photonics Society Singapore Chapter(前身为IEEE LEOS)的创始成员,目前担任OSA新加坡分会的主席。沈平教授已发表超过500篇期刊和会议论文,研究领域涉及特种光纤以及光纤光器件等,H因子达到38。近年来,他的论文年引用量高达500-800余次,并担任光学工程学会会士(SPIE Fellow)和美国光学学会会士(OSA Fellow)

华中科技大学武汉光电国家研究中心余宇教授主持本期论坛,华中科技大学副校长张新亮教授为沈平教授颁发了“武汉光电论坛”纪念盘。来自我校武汉光电国家研究中心、光信学院等各院系的师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。


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2018年7月4日,美国斯坦福大学终身教授崔屹应邀做客华中科技大学武汉光电研究中心第144期光电论坛,做了题为“纳米技术在能源、环境和织物的应用”的精彩报告。光电中心孙永明教授主持报告会,华中科技大学副校长张新亮教授为其颁发了“武汉光电论坛”纪念盘。报告现场非常火爆,两个报告厅皆座无虚席,过道间挤满了人。

报告中,崔屹介绍了其课题组近10年来在斯坦福大学的大量独创性研究成果,深入浅出地向大家展示了纳米技术在当今能源、环境等领域的巨大价值。如在电化学储能研究中,他通过不断创新的12代精巧的纳米结构设计,开发了以高能硅负极为先锋的锂离子电池及锂金属电池,并成功应用于产业。针对雾霾问题,他通过独特的纳米纤维技术,实现了高效过滤PM 2.5 颗粒、透气性优异的“防霾”口罩;此外他还利用纳米技术实现了滤除水中的重金属以提供清洁水源,以及开发了海水中提取铀的崭新策略。他研究设计一款拥有神奇功效的全新纳米多孔聚乙烯“布料”:人体辐射式加热/制冷双模织物(dual-mode textile for human body radiative heating and cooling),实现正穿保温,反穿散热,“全天候”保持舒适的神奇衣服,能够有效减少能源消耗。崔屹还介绍了其他一些研究,如冷冻电镜观察锂金属、新型高温液态锂金属电池等。形形色色的在纳米技术下的独创性成果,令广大师生大开眼界;而别开生面的介绍,也让大家印象深刻。

最后的报告会提问环节,崔屹回答了关于纳米材料设计方面的一些具体问题,并与大家分享了带领团队、指导学生、如何创新等方面的经验和体会,他指出:“自由的学术氛围是创新的基础条件;在研究中,教师对于学生要多鼓励,善于‘打鸡血’,每当学生‘灰头土脸’来找你,都要让他们开开心心地走出办公室,长期的鼓励,学生才能做出更加出色的研究。”崔屹教授精彩的报告,得到广大师生的一致好评。

崔屹教授现为美国斯坦福大学材料科学与工程系终身教授。1998年在中国科学技术大学获理学学士学位,2002年在哈佛大学获博士学位,2003-2005年在美国加州大学伯克利分校从事博士后研究,2005年加入斯坦福大学材料科学与工程系,2010年获得终身教职。崔教授主要从事纳米材料在能源、光伏、拓扑绝缘材料、生物和环境领域的研究工作,发表论文400多篇,其中Science 8篇,Nature 2篇,Nature子刊73篇,Science子刊6篇,被引用超过12万次,H因子为164,授权国际专利40余件。他在2014年美国汤森路透(Thomson Reuters)集团在线公布的全球材料科学领域 “高被引科学家(Highly-Cited Researchers)”名单中排名第一,被誉为“世界最具影响力的科学头脑”。他是美国材料学会(Materials Research Society)会士、美国电化学会(Electrochemical Society)会士、英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)会士,世界知名科学期刊《纳米快讯》(Nano Letters)副主编,美国湾区太阳能光伏联盟(Bay Area Photovoltaics Consortium)主任以及美国电池500联盟(Battery500 Consortium)主任。他创立了Amprius公司、4C Air公司和EEnovate Technology公司。获得过一系列国际重要奖项,包括2017年度布拉瓦尼克青年科学家奖、2015年MRS Kavli Distinguished Lectureship in Nanoscience, Resonate Award for Sustainability、2014年Nano Energy奖、2014年Blavatnik(布拉瓦尼克)国家奖入围奖、2013年IUPCA(国际理论化学与应用化学联合会)新材料及合成杰出奖、2011年哈佛大学威尔逊奖、2010年斯隆研究基金、2008年KAUST研究奖、2008年ONR 年轻发明家奖、2007年MDV创新奖等,2004年入选“世界顶尖100名青年发明家”。


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武汉光电论坛第145期


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报告题目:光纤传感

Optical Fiber Sensing


时     间:2018年7月5日15:30-17:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:Prof. Perry Shum, 新加坡南洋理工大学

邀 请 人:光电子器件与集成功能实验室

 

报告人简介:

沈平教授于1995年获得英国伯明翰大学电子与电气工程博士学位。1999年,他加入新加坡南洋理工大学电子与电子工程学院。 自2014年起,他被任命为光纤技术中心主任,并担任多个国际会议的主席、委员会成员和国际顾问。 他是IEEE Photonics Society Singapore Chapter(前身为IEEE LEOS)的创始成员,目前担任OSA新加坡分会的主席。 沈平教授已发表超过500篇期刊和会议论文,研究领域涉及特种光纤以及光纤光器件等,H因子达到38。近年来,他的论文年引用量高达500-800次。沈平教授是国际光学工程学会会士(SPIE Fellow)和美国光学学会会士(OSA Fellow)。


Biography:

Prof Shum received his PhD degree in Electronic and Electrical Engineering from the University of Birmingham, UK, in 1995. In 1999, he joined the School of Electrical and Electronic Engineering, NTU.  Since 2014, he has been appointed as the Director of Centre for Optical Fibre Technology and was the chair, committee member and international advisor of many international conferences. He was also the founding member of IEEE Photonics Society Singapore Chapter (formerly IEEE LEOS). He is currently the chairman of OSA Singapore Chapter. Prof Shum has published more than 500 journal and conference papers with his research interests being in the areas of speciality fibres and fibre-based devices.  His H-index is 38.  In recent few years, his publications have been cited about 500-800 times per year.  He is SPIE Fellow and OSA Fellow.  


报告摘要:

近年来,光纤器件已经被广泛部署。利用光纤作为传感介质具有诸多优势,其中包括无源操控、质量轻、抗射频干扰和电磁干扰、灵敏度高、尺寸小、耐腐蚀、易于复用和潜在的低成本特性。本报告将介绍几种新型光纤传感器及其应用,其中包括基于光纤布拉格光栅(FBG)、光子晶体光纤(PCF)、特种光纤传感器,以及分布式光纤传感系统。作为天生传感器件的FBG,经巧妙设计可以实现二维(2D)倾斜传感、位移传感、加速度传感和腐蚀传感等功能;同时将介绍基于PCF的倏逝场吸收传感器,PCF诱导的Mach-Zehnder干涉仪和用于温度和折射率传感的Fabry-Perot折射计;最后,基于局部表面等离子体共振(LSPR)效应,将验证附着金纳米颗粒的纳米尺寸光纤尖端在活细胞指数生物传感中的应用。


Abstract: 

Optical fiber-based devices have been widely deployed in recent years.  There are many advantages of using fiber as a sensor. These include electrically-passive operation, light weight, immunity to radio frequency interference and electromagnetic interference, high sensitivity, compact size, corrosion resistance, easily multiplexing and potentially low cost. Several novel fiber-based sensors and technologies developed are presented here, including fiber Bragg grating (FBG) based sensors, photonic crystal fiber (PCF) based sensors, specialty fiber-based sensors and distributed fiber sensing systems. FBGs as instinctive sensors, are ingeniously designed as two-dimensional (2D) tilt sensors, displacement sensors, accelerometers and corrosion sensors here; PCF based evanescent field absorption sensor, PCF induced Mach-Zehnder interferometer and Fabry-Perot refractometer for temperature and refractive index sensing are presented; based on localized surface Plasmon resonant (LSPR) effect, nano-sized fiber tip with gold nanoparticles are demonstrated for live cell index bio-sensing applications.




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武汉光电论坛第144期


144光电论坛



报告题目:纳米技术在能源、环境和织物的应用

Nanotechnology for Energy, Environment and Textile


时     间:2018年7月4日15:00-16:30

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:崔  屹, 美国斯坦福大学

邀 请 人:孙永明   教授



报告人简介:

崔屹教授现为美国斯坦福大学材料科学与工程系终身教授。1998年在中国科学技术大学获理学学士学位,2002年在哈佛大学获博士学位,2003-2005年在美国加州大学伯克利分校从事博士后研究,2005年加入斯坦福大学材料科学与工程系,2010年获得终身教职。崔教授主要从事纳米材料在能源、光伏、拓扑绝缘材料、生物和环境领域的研究工作,发表论文400多篇,其中Science 8篇,Nature 2篇,Nature子刊73篇,Science子刊6篇,被引用超过12万次,H因子为164,授权国际专利40余件。他在2014年美国汤森路透(Thomson Reuters)集团在线公布的全球材料科学领域 “高被引科学家(Highly-Cited Researchers)”名单中排名第一,被誉为“世界最具影响力的科学头脑”。他是美国材料学会(Materials Research Society)会士、美国电化学会(Electrochemical Society)会士、英国皇家化学学会(Royal Society of Chemistry)会士,世界知名科学期刊《纳米快讯》(Nano Letters)副主编,美国湾区太阳能光伏联盟(Bay Area Photovoltaics Consortium)主任以及美国电池500联盟(Battery500 Consortium)主任。他创立了Amprius公司、4C Air公司和EEnovate Technology公司。获得过一系列国际重要奖项,包括2017年度布拉瓦尼克青年科学家奖、2015年MRS Kavli Distinguished Lectureship in Nanoscience, Resonate Award for Sustainability、2014年Nano Energy奖、2014年Blavatnik(布拉瓦尼克)国家奖入围奖、2013年IUPCA(国际理论化学与应用化学联合会)新材料及合成杰出奖、2011年哈佛大学威尔逊奖、2010年斯隆研究基金、2008年KAUST研究奖、2008年ONR 年轻发明家奖、2007年MDV创新奖等,2004年入选“世界顶尖100名青年发明家”。


Biography:

Yi Cui is a Professor in the Department of Materials Science and Engineering at Stanford University. He received B.S. in Chemistry in 1998 at the University of Science and Technology of China (USTC), Ph.D in 2002 at Harvard University. After that, he went on to work as a Miller Postdoctoral Fellow at University of California, Berkeley. In 2005 he became an Assistant Professor in the Department of Materials Science and Engineering at Stanford University. In 2010 he was promoted with tenure. His current research is on nanomaterials for energy storage, photovotalics, topological insulators, biology and environment. He has founded three companies to commercialize technologies from his group: Amprius Inc., 4C Air Inc. and EEnovate Technology Inc. He is a fellow of Materials Research Society, Electrochemical Society and Royal Society of Chemistry. He is an Associate Editor of Nano Letters. He is a Co-Director of the Bay Area Photovoltaics Consortium and a Co-Director of Battery 500 Consortium. He is a highly proliferate materials scientist and has published ~400 research papers. In 2014, he was ranked NO.1 in Materials Science by Thomson Reuters as “The World’s Most Influential Scientific Minds”. His selected awards include: Blavatnik National Laureate (2017), MRS Kavli Distinguished Lectureship in Nanoscience (2015), the Sloan Research Fellowship (2010), KAUST Investigator Award (2008), ONR Young Investigator Award (2008), Technology Review World Top Young Innovator Award (2004).


报告摘要:

纳米技术为解决能源危机和环境污染等问题提供了全新的技术支撑。在过去的十多年中,我领导的研究团队运用纳米技术在能源(能源转化、存储和节能)、环境(空气、水和土壤净化)和功能纺织品等研究领域提出了大量原创性研究思想并开展了深入研究工作。在本报告中,我将为大家展示若干个激动人心的研究进展:1)高能量密度电池材料(Si和金属Li负极,硫正极);2)催化剂材料的电化学调控;3)用纳米过滤器净化水和从海水中提取铀;4)有效去处PM2.5且保持低空气流通阻力的纳米纤维空气过滤器;5)用于人体热管理的保暖和降温智能织物。以上例子说明纳米技术已经成为最重要的基础技术,正在影响和变革大量应用领域。


Abstract: 

Nanotechnology has provided a novel technology platform which can address critical energy and environmental problems and enable new opportunities. In the past decade, my group has conducted research on innovative ideas to address problems related to energy conversion, storage and saving, and environment cleaning (air, water and soil), to create new opportunities in wearable applications. Here I will show exciting examples, including: 1) high energy battery materials including Si and Li metal anodes and S cathodes; 2) electrochemical tuning of catalysts; 3) Water disinfection using conducting nanofilters and uranium extraction for seawater. 4) Nanofiber air filters for efficient PM2.5 removal and low air resistance. 5) Cooling and heating textile for personal thermal management. Nanotechnology represents the most important foundational technology platform to impact nearly all areas of applications.



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第71-99期报告视频,访问http://mooc.chaoxing.com/course/2018895.html

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2018622日下午,上海交通大学千人计划讲席教授韩礼元做客第143期光电论坛,为广大师生作题为高性能钙钛矿电池:从电池到模块的学术报告。

钙钛矿电池由于其优异的光电性能及易于制备的特点,在最近的几年得到了快速发展。在报告中,韩礼元教授首先简要介绍了钙钛矿太阳能电池的发展衍变过程。然后,着重介绍了他们在1cm2 面积上取得效率认证的包括重掺杂、开发渐变异质结结构以及添加剂工程等相关工作。接下来,韩礼元教授为大家展示了他们开发的制备大面积高质量钙钛矿薄膜的软膜法,利用这种方法结合他们开发的新的无溶剂钙钛矿前驱体,成功制备出面积为6*6cm2的钙钛矿模块、并取得了效率为12.1%的首个钙钛矿模块效率记录。最后,韩礼元教授就钙钛矿电池成本进行了分析并对其未来的发展进行了展望。

韩礼元,上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室千人计划讲席教授,日本国立物质材料研究所首席科学家。1988年毕业于日本大阪府立大学应用化学专业,工学博士。先后在日本DIC公司和Sharp公司工作了18年。2008年被邀请到日本国立物质材料研究所担任下一代太阳电池中心主任。韩礼元教授在提高太阳能电池的转换效率和模块技术创新上有很高的造诣, 在Science, Nature, Nature Energy, Nature Communication, Joule, 等世界顶尖期刊上发表了200多篇高水平学术论文,申请专利150多项。今后的主要研究方向是开发大面积、高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池,推动该电池产业化进程。

华中科技大学武汉光电国家研究中心陈炜教授主持本期论坛,武汉光电国家研究中心党委书记夏松为韩礼元教授颁发了武汉光电论坛纪念盘,来自光电国家研究中心、光电学院和其他学校的师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。




 


2018622日上午,深圳大学汪国平教授做客第142期武汉光电论坛,为广大师生作了题为超材料与超表面导引”的报告。

超材料与超表面导引表现出天然材料所不具备的新奇性能而在光集成、光通信、微纳光学、隐身、超分辨成像与传感等众多领域显示出巨大的应用潜力,是国际学术前沿的热点研究领域,曾先后三次被Science评为年度全球十大科技进展之一。在本次报告中,汪国平教授首先介绍了超材料的发展历程、构成、性能特点及其在负折射率材料、零折射率材料、完美透镜和隐身等方面的应用和发展;紧接着,汪教授阐述了超表面的构成、发展及应用;后面又依次介绍了光栅结构超表面在波前整形、灵活调控Fano共振和远场超分辨成像等方面的研究进展;最后,汪教授对超材料和超表面的发展及应用进行总结,他指出超材料和超表面所具有的新奇特性,为灵活调控光场奠定了基础,为制备新型光学元件与系统集成提供了新途径,可望在未来众多科技领域产生颠覆性的作用。

汪国平,1994年获得四川大学光学专业博士学位,先后在大阪大学、东京工业大学、香港科技大学、南洋理工大学做博士后和访问学者。现为深圳市国家级领军人才,深圳大学特聘教授,电子科学与技术学院院长。曾任武汉大学二级教授、珞珈学者特聘教授。分别获国家自然科学奖二等奖、湖北省自然科学奖一等奖、教育部首届全国高校优秀骨干教师奖等多项奖励。国家自然科学基金委数理科学部、信息科学部专家评审组成员,指导的博士生分别获得2009和2010年度全国优秀博士论文提名奖。在光学超材料、光学超分辨成像与传感、表面等离激元纳米光子学等前沿领域取得多项创新性研究成果,发表SCI论文100多篇,包括Phys. Rev. Lett.、Nature Commun.、Phys. Rev. Appl.、Phys.Rev. B (Rapid Commun.)、 Appl. Phys. Lett.、Opt. Lett.、ACS Nano、Nanoscale等60余篇,合著英文专著《Plasmonic Nanoguides and Circuits》一部。主持包括国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点项目、国家科技部纳米重大专项课题、教育部新世纪优秀人才计划等省部级以上研究项目20余项。

华中科技大学武汉光电国家研究中心王健教授主持本期论坛,研究中心副主任张新亮教授为汪国平教授颁发了“武汉光电论坛”纪念盘,来自武汉光电国家研究中心、光电学院近100名师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。

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201868日上午,美国西北大学张浩教授做客第141期光电论坛,为广大师生作了题为 “Functional optical imaging, from single molecules to human eyes” 的精彩报告。

在报告中,张浩教授首先介绍了他们实验室发展的基于光栅的多光谱光子定位成像技术。该技术在传统的光子定位成像的基础上,利用光栅实现荧光信号光谱展开,从而能够同时提取荧光分子的位置信息和光谱信息,实现多色超分辨定位成像。然后,张浩教授介绍了他们发展起来的vis-OCT技术。传统OCT无法用于氧代谢成像,而他们发展的vis-OCT技术,可以用于血管造影、氧代谢成像和致盲性疾病的研究。目前,该技术正在合作医院开展临床试用,用于人类眼部疾病的检测。最后,张浩教授简单介绍了他们实验室在光声成像方面做的工作。

张浩教授目前就职于美国西北大学生物医学工程系,分别于1997年和2000年在上海交通大学获得学士和硕士学位,于2006年在德州农工大学获得博士学位,2006-2007年在华盛顿圣路易斯大学做博士后。他和同事首次实现了光声显微成像技术(Nature Biotechnology 2006, Nature Protocols 2007, PNAS 2010)和多光谱超分辨成像(Nature Communications 2016),首次观测到了DNA固有的随机荧光发射的过程(PNAS 2016)。张浩教授先后获得了NSF CAREER award2010)、NIH Director’s Challenge Award 2010)、NIH IMPACT award 2015)、SPIE Translational Research Award2016)、US National Academy of Sciences Cozzarelli Prize2017)。他的研究兴趣包括:OCT、超分辨成像、单分子成像、视觉科学和癌症等。他是Biomedical Optics Express的副主编、NIH 神经科学和眼科成像技术研究部的特许会员。2015年,他联合创办了Opticent Health公司来商业化他们实验室发展的OCT技术。

华中科技大学武汉光电国家研究中心黄振立教授主持本期论坛,研究中心学术评议委员会主任曾绍群教授为张浩教授颁发了武汉光电论坛纪念盘,来自武汉光电国家研究中心、生命学院、光电学院近100名师生和企业人士倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。


武汉光电论坛第143期


韩礼元老师照片


报告题目:高性能钙钛矿电池:从电池到模块

High Performance of Perovskite Solar Cells: from Cells to Module


时     间:2018年6月22日15:00-17:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:韩礼元  教授,上海交通大学

邀 请 人:陈   炜  教授



报告人简介:

韩礼元,上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室“千人计划”讲席教授,日本国立物质材料研究所首席科学家。1988年毕业于日本大阪府立大学应用化学专业,工学博士。先后在日本DIC公司和Sharp公司工作了18年。2008年被邀请到日本国立物质材料研究所担任下一代太阳电池中心主任。韩礼元教授在提高太阳能电池的转换效率和模块技术创新上有很高的造诣,在Science、Nature、Nature Energy、Nature Communication、 Joule等世界顶尖期刊上发表了200多篇高水平学术论文,申请专利150多项。今后的主要研究方向是开发大面积、高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池,推动该电池产业化进程。


Biography:

Liyuan Han, Chair Professor of the Recruitment Program of Global Experts of Shanghai Jiao Tong University, China. He is also the chief Scientist of National Institute for Materials Science (NIMS), Japan. He received the PhD degree (Engineering) in 1988 from Osaka Prefectural University, Japan. He has worked for DIC and Sharp Corporations in Japan for 18 years. In 2008, he was invited to NIMS of Japan as the director of the Next-generation solar cell center. Professor Han has a high level of success in improving solar cell conversion efficiency and module technology innovation. He has published more than 200 co-authored papers in world’s top journals, including Science, Nature, Nature Energy, Nature Communication, Joule etc., as well as more than 150 authorized patents. In the future, his main research direction is to develop large-area, high-efficiency, high-stability perovskite solar cells and promote the development of industrialization.



报告摘要:

钙钛矿电池由于其优异的光电性能及易于制备的特点,在最近的几年得到了快速发展。在这里,我将主要介绍我们在制备面积超过1 cm2的高效稳定钙钛矿电池方面的工作。我们利用重掺杂高电导率无机电荷传输材料,获得了首个钙钛矿电池认证效率。我们利用渐变异质结结构改善了甲咪基钙钛矿材料在反式结构中电子收集效率。此外,我们结合添加剂工程,在大于1 cm2的面积上获得了19.2%的认证效率。

从小面积电池到大面积模块过渡,最难的环节是开发出制备大面积低缺陷钙钛矿薄膜的方法。此前,我们开发了一种软膜法能够制备这样的薄膜并具有较大的晶粒尺寸。基于此方法,我们成功制备51 cm2的高质量薄膜。最近,我们又开发出一种新的无溶剂钙钛矿前驱体。将此种前驱体应用于软膜法中,我们成功制备了6*6 cm2的钙钛矿模块,获得了12.1%的AIST认证效率,这也是世界首个钙钛矿模块的效率记录。此外,我也会将我们关于钙钛矿电池成本分析和稳定性方面的工作向大家介绍一下。


Abstract: 

Here I will introduce our main achievements in the fabrication of efficient and stable PSCs with working area over one centimetre square. The first recorded efficiency of perovskite solar cells was obtained by using heavily doped inorganic charge extraction layers with high conductivity. New graded heterojunction (GHJ) structure was designed to improve the electron collection and in inverted structure with Formamidinium based perovskites. Combined with additive engineering, an certified efficiency of 19.2% was achieved.

For further enlargement of the cell to large-area module, the big challenge is to develop new deposition methods suitable for fabricating large-area perovskite films with low defects density. A soft-cover deposition method was proposed to achieve this goal. We recently synthesized a new non-solvent perovskite precursor and modified the soft-cover method. This combination led to the first perovskite module efficiency record. Furthermore, I will also talk the cost analysis and stability issue of PSCs.



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武汉光电论坛第142期


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报告题目:超材料与超表面导引

Introduction to Metamaterials and Metasurfaces


时     间:2018年6月22日10:00-12:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:汪国平  教授,深圳大学

邀 请 人:光电子器件与集成功能实验室



报告人简介:

汪国平,1994年获得四川大学光学专业博士学位,先后在大阪大学、东京工业大学、香港科技大学、南洋理工大学做博士后和访问学者。现为深圳市国家级领军人才,深圳大学特聘教授,电子科学与技术学院院长。曾任武汉大学二级教授、珞珈学者特聘教授。分别获国家自然科学奖二等奖、湖北省自然科学奖一等奖、教育部首届全国高校优秀骨干教师奖等多项奖励。国家自然科学基金委数理科学部、信息科学部专家评审组成员,指导的博士生分别获得2009和2010年度全国优秀博士论文提名奖。在光学超材料、光学超分辨成像与传感、表面等离激元纳米光子学等前沿领域取得多项创新性研究成果,发表SCI论文100多篇,包括Phys. Rev. Lett.、Nature Commun.、Phys. Rev. Appl.、Phys.Rev. B (Rapid Commun.)、 Appl. Phys. Lett.、Opt. Lett.、ACS Nano、Nanoscale等60余篇,合著英文专著《Plasmonic Nanoguides and Circuits》一部。主持包括国家杰出青年基金项目、国家自然科学基金重点项目、国家科技部纳米重大专项课题、教育部新世纪优秀人才计划等省部级以上研究项目20余项。


Biography:

Dr. Guo Ping Wang, received his Ph.D in Optics from Sichuan University in 1994. Since 1997, he experienced a series of academic visiting to Osaka University, Tokyo Institute of Technology, Hong Kong University of Science and Technology, and Nanyang Technology University, respectively, as a postdoctoral fellow or visiting scholar. Before joint College of Electronic Science and Technology of Shenzhen University as a chair professor in 2014, Dr. Wang has been appointed to a Luojia’s professor of Wuhan University. He was ever honored several scientific awards, including the second class prize of National Natural Science Award of China, the first class prize of Natural Science Award of Hubei province. So far, Dr. Wang has co-authored over 100 peer-reviewed journal papers in the fields of optical metamaterials, optical super-resolution imaging and sensing, plasmonics, and taken charge of more than 20 scientific projects funded by Chinese government, including National Science Foundation of China for Distinguished Young Scientists, key project of National Science Foundation of China, subject of National Science and Technology Major Project of China, and the projects for New Century Excellent Talents in University of Ministry of Education of China etc. 



报告摘要:

超材料与超表面因表现出天然材料所不具备的新奇性能而在光集成、光通信、微纳光学、隐身、超分辨成像与传感等众多领域显示出巨大的应用潜力,是国际学术前沿的热点研究领域,曾先后三次被Science评为年度全球十大科技进展之一。本讲座主要介绍超材料与超表面的构成、性能特点及其应用,并简单介绍本课题组近期在超表面方面的研究工作进展,主要包括光栅结构超表面在波前整形、灵活调控Fano共振和远场超分辨成像等领域的应用。


Abstract: 

Metamaterials and metasurfaces (METAs) exhibit unusual properties not occurring in natural materials, leading to great potential in wide fields such as integrated optics, invisibility, super-resolution imaging and sensing, and optical communications etc., and hence attract tremendous academic interests currently. Progresses brought by METAs were three times honored one of the annual science and technology breakthroughs of the world by SCIENCE magazine. In this talk, we will introduce to you the construction, properties, and their applications of METAs, as well as our recent works on designing and demonstrating, both numerically and in part experimentally, different grating metasurfaces for (1) shaping wavefront, (2) smart controlling Fano resonance, and (3) far-field super-resolution imaging, respectively.



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武汉光电论坛第141期


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报告题目:功能光学成像,从单分子到人眼

Functional Optical Imaging, From Single Molecules to Human Eyes


时     间:2018年6月8日10:00-12:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:张    浩  教授,美国西北大学

邀 请 人:黄振立  教授



报告人简介:

张浩教授就职于美国西北大学生物医学工程系,他分别于1997年和2000年在上海交通大学获得学士和硕士学位,2006年获得了德州农工大学的博士学位。2006-2007年在华盛顿圣路易斯大学做博士后。他和同事首次实现了光声显微成像技术((Nature Biotechnology 2006, Nature Protocols 2007, PNAS 2010)和多光谱超分辨成像(Nature Communications 2016),也首次观测到了DNA固有的随机荧光发射的过程(PNAS 2016)。张浩教授先后获得了NSF CAREER award(2010)、NIH Director’s Challenge Award(2010)、NIH IMPACT award(2015)、SPIE Translational Research Award(2016)、US National Academy of Sciences Cozzarelli Prize(2017)。他的研究兴趣包括:OCT、超分辨成像、单分子成像、视觉科学和癌症等。他是Biomedical Optics Express的副主编、NIH 神经科学和眼科成像技术研究部的特许会员。2015年,他联合创办了Opticent Health公司来商业化他们实验室发展的OCT技术。


Biography:

Hao F. Zhang is a Professor of Biomedical Engineering at Northwestern University. He received his Bachelor and Master degrees from Shanghai Jiao Tong University(Shanghai, China) in 1997 and 2000, respectively, and his Ph.D. degree from Texas A&M University (College Station, Texas) in 2006. From 2006 to 2007, he was a postdoctoral fellow at Washington University in St. Louis. He and colleagues reported the first demonstration of photoacoustic microscopy (Nature Biotechnology 2006, Nature Protocols 2007, PNAS 2010), the first spectroscopic super-resolution imaging (Nature Communications 2016), and the first observation of intrinsic stochastic fluorescence emission from DNA (PNAS 2016). He received the NSF CAREER award and NIH Director’s Challenge Award in 2010, the NIH IMPACT award in 2015, the SPIE Translational Research Award in 2016, and the US National Academy of Sciences Cozzarelli Prize in 2017. His research interests include optical coherence tomography, super-resolution imaging, single molecule imaging, vision science, and cancers. He is an associate editor of Biomedical Optics Express and is a chartered member of the NIH Neuroscience and Ophthalmic Imaging Technologies (NOIT) study section. In 2015, he co-founded Opticent Health to commercialize optical coherence tomography technologies developed in his lab.


报告摘要:

我的实验室主要研究两种光学成像技术:OCT和光子定位显微成像,以填补临床诊断和基础生物医学研究的空白。我们发展了可见光OCT(vis-OCT)技术,用于提取比高质量解剖成像更多的病理和生理学信息。vis-OCT工作在可见光谱范围内,在超高分辨率成像、血管造影、氧代谢成像和超微结构病理传感等方面表现出了巨大的潜力。目前,我们将vis-OCT技术应用于几种致盲性疾病(糖尿病视网膜病变、视网膜静脉阻塞、黄斑变性和青光眼)和脑部疾病(缺血性中风和脑瘤)的研究。

在超分辨成像研究中,我们发展了多光谱光子定位成像技术(SPLM)。传统的光子定位成像通过分析单个分子随机发射的光子的空间分布特征,来重建超分辨光学图像。SPLM还捕获了这些光子固有的光谱特征。通过分子识别和复原,在不显著增加图像帧数的前提下,SPLM可以达到10nm甚至更高的分辨率。利用SPLM,我们可以进行多分子超分辨成像,可以使用发射光谱只有细微差别的荧光标记物。我们还探究了无标记核苷酸固有的随机荧光发射,用于免标记的超分辨成像。


Abstract: 

My lab focuses on two optical imaging technologies, optical coherence tomography (OCT) and photon localization microscopy, to fill the gaps in both clinical diagnoses and fundamental biomedical investigations. To enable OCT to extract physiological and pathological information beyond high-quality anatomical imaging, we developed visible-light OCT or vis-OCT. Operating within the visible-light spectral range, vis-OCT has demonstrated great potential in ultra-high resolution imaging, angiogram, oxygen metabolic imaging, and ultrastructural pathological sensing. We are applying vis-OCT to investigate several blinding diseases (diabetic retinopathy, retinal vein occultation, macular degeneration, and glaucoma) and brain disorders (ischemic strokes, brain tumors). 

In our super-resolution imaging work, we developed spectroscopic photon localization microscopy(SPLM). Traditional photon localization microscopy analyzes the spatial distributions of photons emitted stochastically by individual molecules to reconstruct super-resolution optical images. SPLM further captures the inherent spectroscopic signatures of these photons. Through molecular discrimination and regression, SPLM can reach the spatial resolution of 10 nm or greater without significantly increasing the total number of image frames. Using SPLM, we demonstrated simultaneous multi-molecular super-resolution imaging, where the number of fluorescence labels can have largely overlapping emission spectra with only minute differences. We further investigated intrinsic stochastic fluorescence emission from unstained nucleotides, seeking label-free super-resolution imaging.



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2018年5月31日上午,浙江大学教授童利民做客第140期光电论坛,为广大师生作题为“微纳光纤及其应用:研究进展及未来机遇”的学术报告。

在各种微纳光学结构中,一维导波结构在单模传输光场时所需的时间、空间、材料及光程最小,灵活度最高,因而具有特殊的重要性,微纳光纤即为其中典型的结构之一。在报告中,童利民教授首先就微纳光纤的优势、基本模型、波导性能、制备方法和典型应用对微纳光纤进行了简介,随后童利民教授阐述了光纤微纳传感器在应力传感、液体折射率传感、电流传感、微流控芯片集成传感和快相应传感等方面的研究进展,接下来童利民教授又介绍了微纳光纤在光调制器上的应用和优势,然后童利民教授又重点介绍了微纳光纤锁模激光器的原理、特性及应用,最后童利民教授对微纳光纤的未来发展机遇如微纳光纤的集成封装、微纳光纤与硅基集成和全光纤超导探测器进行了展望。

童利民,1991、1994年先后毕业于浙江大学物理系,获学士和硕士学位;1997年毕业于浙江大学材料系,获博士学位并留校工作。2001年获包兆龙包玉刚奖学金资助,赴美国哈佛大学Mazur研究组访问进修。2004年回浙江大学工作,组建微纳光子学研究组(www.nanophotonics.zju.edu.cn)。现为浙江大学光电科学与工程学院教授,教育部长江学者特聘教授。主要从事纳米光子学原理、结构及器件,以及光纤技术方面的研究工作。首次实现亚波长直径纳米光纤的低损耗光学传输、纳米光纤-表面等离激元近场高效耦合、纳米线-硅基片上集成等工作,研制成功纳米光纤传感器、纳米线单模激光器、表面等离激元激光器、超快全光调制器等新型微纳光子器件。在 Nature 等发表学术论文 200 余篇,出版学术专著 1 本。多项研究结果被Nature、Nature Nanotechnology、Nature Materials等报道。曾获国家杰出青年科学基金、中国光学学会“王大珩中青年科技奖”、中国青年科技奖、霍英东教育基金会青年教师奖、国防科学技术奖、浙江省自然科学奖、OSA Fellow 等荣誉或资助。担任美国光学学会Optica期刊副编辑、Chinese Optics Letters、Photonic Sensors、Chinese Physics B、Sensors等期刊编委、Optics Communications 期刊咨询编辑,以及 美国光学学会 R. W. Wood 奖评奖委员会主席等学术兼职。指导博士研究生获得全国优秀博士学位论文提名、全国光学优秀博士学位论文等奖励。

华中科技大学武汉光电国家研究中心王健教授主持本期论坛,武汉光电国家研究中心副主任张新亮教授为童利民教授颁发了“武汉光电论坛”纪念盘,来自光电国家研究中心、光电学院和材料学院等的师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。


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2018年5月28日上午,美国哥伦比亚大学Min Wei教授做客第139期光电论坛,为广大师生作了题为“Chemical Imaging for Biomedicine: The Next Frontier of Light Microscopy”的精彩报告。

免标记受激拉曼显微成像术作为一种新颖的成像方法,对生物组织中化学分子的振动研究具有独特的优势,然而受限于生物分子浓度较低,开发具有强信号、小分子的拉曼标记探针对于研究具有开阔的应用前景。Min Wei教授首先分析了传统荧光标记成像的特点,列举了灵敏度、分辨率、穿透深度等优势,以及荧光靶向分子的缺点。以此为背景,Min Wei教授讲解了受激拉曼免标记成像的原理,随后Min Wei教授介绍了用于分子振动成像的拉曼探针,并用来靶向细胞内的生物小分子,细胞器,以及代谢产物,发现了脂肪引起疾病的机制。接着Min Wei教授介绍了信号增强的多色拉曼探针,在同一细胞内标记十种物质,打破了荧光多色标记成像的记录。最后,Min Wei教授也介绍实验室的最新进展,通过给小鼠喂重水,分析被氘原子标记的组织代谢产物,并将其应用于肿瘤组织的诊断。

闵玮现任哥伦比亚大学化学系终身教授。2003年本科毕业于北京大学,2008年博士毕业于哈佛大学,师从美国科学院院士谢晓亮教授,2010年起执教哥伦比亚大学,2017年获得正教授职位。闵教授曾获的诸多奖项,包括2017美国化学会Early Career Award of Experimental Physical Chemistry、2017 Coblentz Award of Molecular Spectroscopy、2015 Buck-Whitney Award of ACS Eastern New York Section、2015 Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award、2013 Alfred P. Sloan Research Fellowship等等。闵教授课题组的研究方向是应用生物分子光谱学去开发新型光学显微镜,结合化学探针和生物技术,推动神经科学、癌症检测和疾病诊断等前沿生命科学和医学课题的发展。闵教授已在Science、 Nature、Nature methods 和其它高影响力的刊物上发表了多篇学术论文。

武汉光电国家研究中心王平教授主持本期论坛,学术评议委员会主任曾绍群教授为Min Wei教授颁发了“武汉光电论坛”纪念盘,来自光电国家研究中心、生科院和化学院的师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。

 



武汉光电论坛第140期


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报告题目:微纳光纤及其应用:研究进展及未来机遇

Optical Microfibers and Nanofibers: Recent Progress and Future Opportunities


时     间:2018年5月31日10:00-12:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:童利民  教授,浙江大学

邀 请 人:光电子器件与集成功能实验室

 

报告人简介:

童利民, 1991、1994年先后毕业于浙江大学物理系,获学士和硕士学位;1997年毕业于浙江大学材料系,获博士学位并留校工作。2001年获包兆龙包玉刚奖学金资助,赴美国哈佛大学Mazur研究组访问进修。2004年回浙江大学工作,组建微纳光子学研究组(www.nanophotonics.zju.edu.cn)。现为浙江大学光电科学与工程学院教授,教育部长江学者特聘教授。主要从事纳米光子学原理、结构及器件,以及光纤技术方面的研究工作。首次实现亚波长直径纳米光纤的低损耗光学传输、纳米光纤-表面等离激元近场高效耦合、纳米线-硅基片上集成等工作,研制成功纳米光纤传感器、纳米线单模激光器、表面等离激元激光器、超快全光调制器等新型微纳光子器件。在 Nature 等发表学术论文 200 余篇,出版学术专著 1 本。多项研究结果被Nature、Nature Nanotechnology、Nature Materials等报道。曾获国家杰出青年科学基金、中国光学学会“王大珩中青年科技奖”、中国青年科技奖、霍英东教育基金会青年教师奖、国防科学技术奖、浙江省自然科学奖、OSA Fellow 等荣誉或资助。担任美国光学学会Optica期刊副编辑、Chinese Optics Letters、Photonic Sensors、Chinese Physics B、Sensors等期刊编委、Optics Communications 期刊咨询编辑,以及 美国光学学会 R. W. Wood 奖评奖委员会主席等学术兼职。指导博士研究生获得全国优秀博士学位论文提名、全国光学优秀博士学位论文等奖励。


Biography:

Limin Tong received his BSc degree (1991) and MSc degree (1994) in Physics, and PhD degree (1997) in Materials Science and Engineering, all from Zhejiang University, China. In 1997 he joined Department of Physics at Zhejiang University as an assistant professor. From 2001 to 2004, he joined Mazur Group at Harvard University as a visiting scientist, and returned Zhejiang University in 2004, where he established a Nanophotonics Group (www.nanophotonics.zju.edu.cn). He is currently a professor of the College of Optical Science and Engineering at Zhejiang University. His research interests are in nanophotonics and fiber optics, with emphases on nanofiber/nanowire photonics, nanoplasmonics and devices. He received the Chang Jiang Scholars (Ministry of Education, China) in 2012, the WANG Daheng Optics Prize (Chinese Optics Society) in 2007, and the National Science Foundation for Outstanding Young Talents (NSFC) in 2004, respectively. He is a fellow of the Optical Society of America, an Associate Editor of Optica, and has been serving as Advisory Board Member for Optics Communications, Editorial Board Member for Chinese Optics Letters, Photonic Sensors, Chinese Physics B and Sensors. 



报告摘要:

无论对于基础研究还是技术应用,在更小的维度上调控光场始终是一个具有吸引力的研究方向。在各种微纳光学结构中,一维导波结构在单模传输光场时所需的时间、空间、材料及光程最小,灵活度最高,因而具有特殊的重要性,微纳光纤即为其中典型的结构之一。使用物理拉伸法制备的微纳光纤,在表面质量和直径均匀度方面均远优于所有其他方式制备的微纳光波导,因而在同尺寸波导中具有最低光学导波损耗。由于纤芯与包层(通常为空气或水等低折射率介质)具有高折射率差,微纳光纤可以进行强约束及大比例倏逝场导波。比如,通过控制“波长-直径”比,导模倏逝场比例可以达到80%以上,并同时维持较小的整体模场尺寸,有利于增强传输光场与环境的强局域相互作用。

本报告将介绍我们最近在微纳光纤方面取得的进展,包括光纤制备、功能化及其应用,特别是在微纳光纤传感、超快光调制及片上集成方面的工作。同时,也顺带提及一些半导体纳米线等类似结构(在一些文献中也称为“纳米光纤”)完成的类似功能。最后,简单讨论该研究方向所面临的挑战及未来机遇。


Abstract: 

Manipulating light on a lower dimension is always of intense interest to both fundamental research and technological applications. Among various nanostructures for low-dimensional photonics, the one-dimensional microfiber or nanofiber (MNF) is of great importance owing to its capability of routing tightly confined light fields in single-mode with least space and material requirement, minimized optical path, and high mechanical flexibility. Free-standing optical MNFs fabricated by physical drawing techniques surpass micro/nanowaveguides fabricated by almost all other means in terms of sidewall smoothness and diameter uniformity, conveying their low waveguiding losses. With high index contrast  between the core and the surrounding, an MNF can guide light with tight optical confinement and/or high fractional evanescent fields. For example, by increasing wavelength-to-diameter ratio of a nanowire, the fractional power of the evanescent fields in the guiding modes can be enlarged to over 80% while maintaining a small effective mode area, which may enable highly localized near-field interaction between the guided fields and the surrounding media. 

This talk will summarize our recent progress in optical MNFs from fabrication, functionalization to application, with emphases on MNF sensing, optical modulation and on-chip integration. Similar one-dimensional photonic structures such as semiconductor nanowires (also called “nanofiber” in recent literatures)  will also be mentioned. Finally, challenges and future opportunities in this field will be briefly discussed.



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武汉光电论坛第139期

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报告题目:生物医学中的化学成像:光学显微镜的下一个研究前沿

Chemical Imaging for Biomedicine: The Next Frontier of Light Microscopy


时     间:2018年5月28日10:30-12:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:闵  玮  教授,美国哥伦比亚大学

邀 请 人:王  平  教授



报告人简介:

闵玮现任哥伦比亚大学化学系终身教授。2003年本科毕业于北京大学,2008年博士毕业于哈佛大学,师从美国科学院院士谢晓亮教授,2010年起执教哥伦比亚大学,2017年获得正教授职位。闵教授曾获的诸多奖项,包括2017美国化学会Early Career Award of Experimental Physical Chemistry、2017 Coblentz Award of Molecular Spectroscopy、2015 Buck-Whitney Award of ACS Eastern New York Section、2015 Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award、2013 Alfred P. Sloan Research Fellowship等等。闵教授课题组的研究方向是应用生物分子光谱学去开发新型光学显微镜,结合化学探针和生物技术,推动神经科学、癌症检测和疾病诊断等前沿生命科学和医学课题的发展。闵教授已在Science、 Nature、Nature methods 和其它高影响力的刊物上发表了多篇学术论文。


Biography:

Dr. Wei Min graduated from Peking University with a Bachelor's degree of Chemistry in 2003.  He received his Ph.D. from Harvard University in 2008 studying single-molecule biophysics with Prof. Sunney Xie. After continuing his postdoctoral work in Xie group, Dr. Min joined the faculty of Department of Chemistry at Columbia University in 2010, and is promoted to Full Professor there in 2017. He is also affiliated with the Kavli Institute for Brain Science at Columbia University. Dr. Min's contribution has been recognized by a number of honors, including: 2017 American Chemical Societies(ACS) Early Career Award of Experimental Physical Chemistry、2017 Coblentz Award of Molecular Spectroscopy、2015 Buck-Whitney Award of ACS Eastern New York Section、2015 Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award、2013 Alfred P. Sloan Research Fellowship. Dr. Min's current research interests focus on developing novel optical spectroscopy and microscopy technology to address biomedical problems. In particular, his group has made important contributions to the development of stimulated Raman scattering (SRS) microscopy and its broad application in biomedical imaging including bioorthogonal chemical imaging of small molecules and super-multiplex vibrational imaging. Professor Wei has published many scientific papers on Science, Nature, Nature methods and other high impact journals.



报告摘要:

光学显微镜的技术革新将极大地改变生物学的研究方式。虽然荧光显微成像是目前细胞成像的首选方法,但在“组学”时代,它受到荧光基团过大,无法多色成像的限制。这里,我将提出两种化学成像策略。首先,我们结合新兴的受激拉曼散射显微镜与小的拉曼探针(例如炔烃、包括2H13C等同位素)对无法进行荧光标记的生物小分子进行成像,研究脂肪酸代谢相关的脂肪毒性,葡萄糖摄取和代谢,药物传输,脑内蛋白质合成,DNA复制,蛋白质降解,RNA合成和肿瘤代谢。其次,我们发明了一种基于新型染料组成的振动调色板多色标记技术,开发了近共振受激拉曼散射显微镜。使用这种方法,我们观察了培养神经元和脑组织中的DNA和蛋白质代谢。这种多色成像方法有望促进复杂生物系统中相互作用研究,并在光学和生物技术中找到更广泛的应用。


Abstract: 

Innovations in light microscopy have tremendously revolutionized the way researchers study biological systems. Although fluorescence microscopy is currently the method of choice for cellular imaging, it faces fundamental limitations such as the bulky fluorescent tags and limited multiplexing ability in the era of “omics”. In this talk, I will present two chemical imaging strategies, respectively. First, we devised a live-cell Bio-orthogonal Chemical Imaging platform suited for probing the dynamics of small bio-molecules, which can not be effectively labeled by bulky fluorophores. This scheme couples the emerging stimulated Raman scattering microscopy with tiny and Raman-active vibrational probes (e.g., alkynes, nitriles and stable isotopes including  2H and 13C). Exciting biomedical applications such as imaging fatty acid metabolism related to lipotoxicity, glucose uptake and metabolism, drug trafficking, protein synthesis in brain, DNA replication, protein degradation, RNA synthesis and tumor metabolism will be presented. Second, we invented a super-multiplex optical imaging technique. We developed electronic pre-resonance stimulated Raman scattering (epr-SRS) microscopy, achieving exquisite vibrational selectivity with high versatility and sensitivity. Chemically, we created a unique vibrational palette consisting of novel dyes bearing conjugated and isotopically-edited triple bonds, each displaying a single epr-SRS peak in the cell-silent spectra window. Up to 24 resolvable colors are currently achieved with great potential for further expansion. Using this approach, we monitored DNA and protein metabolism in neuronal co-cultures and brain tissues. This super-multiplex optical imaging approach promises to facilitate untangling the intricate interactions in complex biological systems, and find broad applications in photonics and biotechnology in general.



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2018年5月22日下午,美国杜克大学Adam Wax教授做客第138期光电论坛,为广大师生作了题为“Phase Imaging of Mechanical Properties of Live Cells”的精彩报告。

细胞对机械刺激作出反应的机制对于细胞功能研究至关重要,通过测量细胞的机械刚度来表征亚细胞结构的组织特征具有开阔的应用前景。Adam Wax教授首先介绍了定量相位信息对于疾病诊断的重要意义,通过与微流控的结合,相位成像可以实现高通量的细胞探测和病理诊断,接着Adam Wax教授讲解了定量相位成像和其应用于疾病诊断的原理,并且举了Sickle cells,Malaria,A431的例子,详细介绍了定量相位成像对于疾病诊断的重要作用。随后,Adam Wax教授介绍了在微流控中细胞的形态学变化及自聚焦技术的发展。最后,Adam Wax教授介绍了低成本OCT技术的发展,通过实验室的研究攻关,在保证成像质量的情况下,OCT仪器的成本仅为7164美元,重量和体积也大为缩减。

Adam Wax于1993年在位于纽约州特洛伊的伦斯勒理工学院获得电气工程学位,并且在纽约州奥尔巴尼的纽约州立大学物理系取得第二个学士学位。他分别于1996年和1999年在位于北卡罗来纳州达勒姆的杜克大学取得物理硕士和博士学位,现为杜克大学生物医学工程系教授和研究生院主任。他的研究兴趣包括用于早期癌症检测的光谱学,新型显微镜学和干涉测量技术。Wax博士是美国光学学会,SPIE,AIMBE的会士。他在2012年被评为“杰出博士后导师”。

华中科技大学副校长骆清铭教授主持本期论坛,并为Adam Wax教授颁发了“武汉光电论坛”纪念盘,来自光电国家研究中心、生科院和武汉大学、武汉理工大学的师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。


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2018年5月17日上午,山东师范大学蔡阳健教授做客第137期光电论坛,为广大师生作了题为“激光相干性调控研究”的精彩报告。

高空间相干性是激光束的重要属性,然而低相干性激光束即部分相干光束在很多应用中具有独特的优越性,如关联成像(“鬼”成像)、亚瑞利成像、大气激光通讯、微粒操控、激光探测、微粒散射等。蔡阳健教授首先介绍了部分相干光的结构调控和测量;接下来介绍了相干调控在超强自修复光束中的应用;然后阐述了相干结构调控用于涡旋光束轨道角动量测量以及产生涡旋光斑阵列;后面又依次介绍了相干结构调控在突破衍射极限和光学成像、纵向光场整形、图像加载和传输等方面的应用;最后,蔡阳健教授对相干结构调控的应用进行了总结,并对其在自由空间光通信、图像传输等方面的应用进行了展望。

蔡阳健,山东师范大学物理与电子科学学院院长、教授、博士生导师、国家杰出青年科学基金获得者、全国百篇优秀博士学位论文获得者。2000年毕业于浙江大学物理系,获物理学专业学士学位,2005年毕业于浙江大学物理系,获物理学专业博士学位,2006年毕业于瑞典皇家工程学院,获电磁场理论专业博士学位。2003.9-2004.8,香港浸会大学物理系交流博士生。2006-2009在德国爱尔兰根马普光学研究所(原爱尔兰根马普光学研究组)从事博士后研究,并获德国洪堡基金。2009年被聘为苏州大学特聘教授。2013.3-2015.2担任国家自然科学基金委物理一处流动项目主任。2016年入选江苏特聘教授。2018年被聘为山东师范大学物理与电子科学学院院长。长期从事光场调控及应用的基础研究,在权威刊物发表SCI收录论文270多篇,发表邀请综述论文7篇,英文专著章节2章,获发明专利授权11项。获教育部高等学校科学技术奖自然科学奖二等奖、浙江省高校优秀科研成果奖一等奖、江苏青年光学科技奖。主持国家杰出青年科学基金、新型光场调控物理及应用重大研究计划重点项目、国家自然科学基金面上/青年、全国百篇优秀博士学位论文专项基金等项目。入选“2010 年江苏省十大青年科技之星”,2014-2017连续4年入选Elsevier发布的“中国高被引用学者榜单(物理学和天文学)”,入选2017年美国光学学会杰出审稿人。担任中国激光杂志社青年编辑委员会副主任、全国光学青年学术论坛第二届主席团副主席。

华中科技大学武汉光电国家研究中心王健教授主持本期论坛,并为蔡阳健教授颁发了“武汉光电论坛”纪念盘,来自光电国家研究中心、光电学院和物理学院等的师生倾听了本次报告并踊跃提问,现场气氛活跃。


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武汉光电论坛第138期


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报告题目:活细胞力学特性的相位成像

Phase Imaging of Mechanical Properties of Live Cells


时     间:2018年5月22日15:00-16:30

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:Prof. Adam Wax, 美国杜克大学生物医学工程系

邀 请 人:骆清铭  教授

 

报告人简介:

Adam Wax于1993年在位于纽约州特洛伊的伦斯勒理工学院获得电气工程学位,并且在纽约州奥尔巴尼的纽约州立大学物理系取得第二个学士学位。他分别于1996年和1999年在位于北卡罗来纳州达勒姆的杜克大学取得物理硕士和博士学位。

他曾在位于剑桥的麻省理工学院光谱实验室做博士后研究工作,现为杜克大学生物医学工程系教授和研究生院主任。他的研究兴趣包括用于早期癌症检测的光谱学,新型显微镜学和干涉测量技术。Wax博士是美国光学学会,SPIE,AIMBE的会士。他在2012年被评为“杰出博士后导师”。


Biography:

Adam Wax received the B.S. degree in electrical engineering from Rensselaer Polytecnic Institute, Troy, NY, and the second B.S. degree in physics from the State University of New York at Albany, Albany, NY, in 1993, and the M.A. and Ph.D. degrees in physics from Duke University, Durham, NC, in 1996 and 1999, respectively.

He was a Postdoctoral Fellow at George R. Harrison Spectroscopy Laboratory, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge. He is currently Professor of Biomedical Engineering and Director of Graduate Studies at Duke University. His research interests include optical spectroscopy for early cancer detection and novel microscopy and interferometry techniques.  Dr. Wax is a fellow of the Optical Society of America, SPIE and AIMBE.  He was named Outstanding Postdoc Mentor in 2012.



报告摘要:

细胞对机械刺激作出反应的机制对于细胞功能研究至关重要,但尚未得到很好的理解。许多已经开发的流变学工具可以表征细胞粘度和弹性特性,但是这些工具通常需要直接的机械接触,限制了它们的通量。我们已经开发了一种新的无标记、非接触、单次成像方法,通过测量细胞的机械刚度来表征亚细胞结构的组织特征。新的分析方法可测量折射率的变化,并将其与无序强度相关联。这些测量结果与细胞刚度进行比较,使用相同的成像工具测量,以显示流动剪切刺激的纳米级响应。通过比较具有不同力学性质的五个细胞群的剪切刚度和相位无序强度来显示该技术的效用。无序强度和剪切刚度之间的相反关系,表明可以使用这种新颖的非接触技术,以适合于高通量研究的形式评估细胞机械性质。我们将进行更多的研究,其中包括检查早期致癌事件中的机械刚度和研究特定细胞结构蛋白在机械转导中的作用。


Abstract: 

The mechanisms by which cells respond to mechanical stimuli are essential for cell function yet not well understood. Many rheological tools have been developed to characterize cellular viscoelastic properties but these typically require direct mechanical contact, limiting their throughput. We have developed a new approach for characterizing the organization of subcellular structures using a label free, noncontact, single-shot phase imaging method that correlates to measured cellular mechanical stiffness. The new analysis approach measures refractive index variance and relates it to disorder strength. These measurements are compared to cellular stiffness, measured using the same imaging tool to visualize nanoscale responses to flow shear stimulus. The utility of the technique is shown by comparing shear stiffness and phase disorder strength across five cellular populations with varying mechanical properties.  An inverse relationship between disorder strength and shear stiffness is shown, suggesting that cell mechanical properties can be assessed in a format amenable to high throughput studies using this novel, non-contact technique. Further studies will be presented which include examination of mechanical stiffness in early carcinogenic events and investigation of the role of specific cellular structural proteins in mechanotransduction.



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武汉光电论坛第137期


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报告题目:激光相干性调控研究

Research on Manipulating Spatial Coherence of Laser Beam


时     间:2018年5月17日10:00-12:00

地     点:光电国家研究中心A101

报 告 人:蔡阳健  教授,山东师范大学

邀 请 人:光电子器件与集成功能实验室

 

报告人简介:

蔡阳健,男,1977年12月出生,博士,山东师范大学物理与电子科学学院院长、教授、博士生导师、国家杰出青年科学基金获得者、全国百篇优秀博士学位论文获得者。2000年毕业于浙江大学物理系,获物理学专业学士学位,2005年毕业于浙江大学物理系,获物理学专业博士学位,2006年毕业于瑞典皇家工程学院,获电磁场理论专业博士学位。2003.9-2004.8,香港浸会大学物理系交流博士生。2006-2009在德国爱尔兰根马普光学研究所(原爱尔兰根马普光学研究组)从事博士后研究,并获德国洪堡基金。2009年被聘为苏州大学特聘教授。2013.3-2015.2担任国家自然科学基金委物理一处流动项目主任。2016年入选江苏特聘教授。2018年被聘为山东师范大学物理与电子科学学院院长。长期从事光场调控及应用的基础研究,在权威刊物发表SCI收录论文270多篇,发表邀请综述论文7篇,英文专著章节2章,获发明专利授权11项。获教育部高等学校科学技术奖自然科学奖二等奖、浙江省高校优秀科研成果奖一等奖、江苏青年光学科技奖。主持国家杰出青年科学基金、新型光场调控物理及应用重大研究计划重点项目、国家自然科学基金面上/青年、全国百篇优秀博士学位论文专项基金等项目。入选“2010 年江苏省十大青年科技之星”,2014-2017连续4年入选Elsevier发布的“中国高被引用学者榜单(物理学和天文学)”,入选2017年美国光学学会杰出审稿人。担任中国激光杂志社青年编辑委员会副主任、全国光学青年学术论坛第二届主席团副主席。


Biography:

Professor Yangjian Cai, Dean of College of Physics and Electronics, Shandong Normal University, was born in Zhejiang, China, in 1977. He received Ph.D. degree in Physics from Zhejiang University, China, in 2005, and Ph.D. degree in electromagnetic theory from Royal Institute of Technology, Sweden, in 2006. From 2006 to 2009, he worked as a Postdoctoral Researcher and as a Humboldt Research Fellow in Max Planck Research Group, Institute of Optics, Information, and Photonics, University of Erlangen, Germany. In 2007, he won National 100 Excellent Ph. D. Theses Award of Ministry of Education of China. In 2009, he joined Soochow University as a distinguished professor. In 2018, he jointed Shandong Normal University. His research fields cover light manipulations and applications, optical imaging and atmospheric optics. He has published more than 270 SCI-indexed papers and two book chapters. In 2015, He was awarded the National Science Fund for Distinguished Young Scholars. In 2016, he was selected as a distinguished professor of Jiangsu Province. He was awarded as 2017 OSA Outstanding Reviewer.



报告摘要:

高空间相干性是激光束的重要属性,然而低相干性激光束即部分相干光束在很多应用中具有独特的优越性,如关联成像(“鬼”成像)、亚瑞利成像、大气激光通讯、微粒操控、激光探测、微粒散射等。传统的部分相干光束具有高斯关联相干结构。近年来,部分相干光束相干结构调控引起了学者的广泛关注。具有非高斯关联相干结构的新型部分相干光束展现出很多奇异的特性,如果自聚焦、自整形、自分裂、超强自修复等。相干结构调控可以有效的用来抵抗大气湍流的扰动、测量涡旋光束的轨道角动量、突破衍射极限以及纵向场整形。本报告将介绍激光相干性调控研究进展。


Abstract: 

High spatial coherence is a salient property of laser beam, while laser beam with low spatial coherence named partially coherent beam is preferred in many applications, such as correlated imaging (i.e., Ghost imaging), sub-Rayleigh imaging, free-space optical communications, particle trapping, laser detection, and particle scattering. The coherence structure of conventional partially coherent beams satisfy Gaussian distributions. Recently, more and more attention is being paid to partially coherent beams with nonconventional coherence functions, and such beam display many extraordinary properties, such as self-focusing, self-shaping, self-splitting, and super-strong self-reconstruction. Manipulating coherence structure of laser beam is useful for reducing atmospheric turbulence-induced disturbance, measuring the orbital angular momentum of vortex beam, overcoming the classic Rayleigh diffraction limit, and shaping the longitudinal field. In this talk, we will introduce research progress on manipulating spatial coherence of laser beam.



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