科學研究

湖南省重點實驗室信息光子學與空間光通信

實驗室概況

信息光子學與空間光通信湖南省重點實驗室是在澳门新葡萄新京先進光學研究所的基礎上，于2018年申請，2019年12月通過湖南省科技廳審查，批準立項成立。實驗室将在省科技廳和澳门新葡萄新京的宏觀指導和政策支持下，按照省重點實驗室建設管理辦法要求，依托湖南省雙一流學科、博士學位授權立項建設學科“信息與通信工程學科”，立足學術前沿并瞄準國家和我省對信息光子學與空間光通信的相關領域的重大需求，以“出成果、出人才、出效益”為目标，針對光與複雜介質相互作用中的超高速大容量空間光傳輸和超分辨高靈敏光信息獲取的基礎理論、材料器件和系統應用等核心問題，圍繞信息光子學理論、新型光電材料與器件、空間光通信與光電信息處理三個方向開展科學研究與技術開發，力争将本實驗室建設成省内一流、國内先進的本領域的科技創新、成果轉化、人才培養和學術交流基地。

研究方向和主要研究内容

（1）信息光子學理論：研究光子的自旋-軌道相互作用，探索形成量子測量探測技術的理論，為傳感器和測量科學提供新的機制或模式；研究複雜介質與傳播光場的相互作用機理及介質中的光傳輸特性，探索建立描述複雜介質物理特性的理論模型，為空間光通信、分子醫學成像等提供全新的理論指導；研究光在生物組織和細胞中的散射傳輸，建立生物組織多光譜光學特性測量及細胞偏振衍射測量模型，為新型光譜儀和雙偏振衍射流式細胞儀應用提供理論支持；研究半導體納米材料等光電材料的電學和光學性能以及其獨特的光束傳輸特性，為光電材料器件的設計、應用和制備提供新的理論依據。

（2）新型光電材料與器件：研究摻雜半導體超材料的光學特性及其調控機理，為設計光束高效調控與檢測的光學元器件提供新的技術方案；研究光電調制、探測及場效應晶體管器件的設計與優化，為光信息的加載與獲取提供高性能器件；研究新波長激光、新型正交偏振雙波長激光及其高效和頻光，為空間光通信與光電信息處理的研究提供高性能激光光源；研究近中遠紅外波段的二階非線性光學測試方法，為評估新型光電功能材料的綜合性能提供設備支持。

（3）空間光通信與光電信息處理：研究複雜介質中傳播光場參量的自适應調控原理與技術，為超高速空間光通信提供新的技術支撐；研究光電信息加密與傳輸中的非線性電路系統構建、分析、同步等基礎性問題，及随機序列複雜性、圖像數據加密及傳輸安全性與有效性等關鍵技術問題，為保密空間光通信提供新的視角；開展光與生物組織、細胞的相互作用，新型高精度多光譜測量技術及細胞精細分型研究，探索其在生物醫學、食品藥品檢測、臨床診斷等方面的應用研究。

實驗室學術委員會

文雙春張春熹董建績秦石喬鐘建新王兵唐東升劉靖

信息光子學與光信息處理團隊成員

胡新華

元秀華

張春熹

田芃

王文進

文于華

闵力

金佳鴻

徐白

科研條件

學校先後投入500餘萬元，購置了雙偏振衍射成像流式細胞儀、高速FPGA開發平台、熒光倒置顯微鏡、光纖光譜儀、液晶可調濾波器、CCD相機、紅外相機、數字示波器、計算集群（含GPU計算工作站5台，CPU計算工作站2台和存儲管理節點1台）、波前畸變矯正儀、空間光調制器等設備。

科研成果

論文

[1] Tian P, Qin Y, Zhao L, Mutisya SM, Jin J, Lu JQ, Hu XH: Multiparameter Spectrophotometry Platform for Turbid Sample Measurement by Robust Solutions of Radiative Transfer Problems. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 2020:3032184.

[2] Tian P, Mutisya SM, Jin J, Zheng S, Lu JQ, Hu X-H: Spectral determination of μ_a, μ_s and g from single and multiple scattering signals with one optically thick sample. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 2020, 245:106868.

[3] Liu J, Xu Y, Wang W, Wen Y, Hong H, Lu JQ, Tian P*, Hu X-H*: Machine learning of diffraction image patterns for accurate classification of cells modeled with different nuclear sizes. Journal of Biophotonics 2020, e20200036.1-13

[4] Zhou Z, Zhou X, Yuan X*, Tian P*: Research on characteristics of Bessel–Gaussian Schell-model beam in weak turbulence. Optics Communications 2020, 474:126074.

[5] 田芃, 鄭帥, 梁振木, 劉靖: LED可見光語音傳輸及溫度監測系統.電子測量技術 2020, 43(17):126-129.

[6] Zhou X, Zhou Z, Tian P*, Yuan X: Numerical research on partially coherent flat-topped beam propagation through atmospheric turbulence along a slant path. Applied Optics 2019, 58(34):9443-9454.

[7] Tian P, Mutisya SM, Jin J, Lu JQ, Hu X-H. Spectral determination of μ_a, μ_s and g of one thick turbid sample from three scattered light signals, SPIE(European Conferences on Biomedical Optics), 2019(11074), 110742G

[8] Tian P, Chen C, Jin J, Hong H, Lu JQ, Hu X-H. Quantitative characterization of turbidity by radiative transfer based reflectance imaging. Biomedical Optics Express 2018, 9(5):2081-2094.

[9] Peng T, Xun C, Jiahong J, Jun Q L, Xiaohui L, Xin-hua H. A stochastic model for quantifying surface roughness and effect on light reflection by diffuse reflectance standards. Optical Engineering 2018, 57(9):094104.

[10] Jiang Zhao, Bo Li, Heng Zhao, Wenjin Wang, et al. Nonparaxial circular grating diffraction properties of radially polarized beams. Optics Communications. 2014, 323: 61-67. （SCI）

[11] Jiang Zhao, Bo Li, Heng Zhao, Wenjin Wang, et al. Generation of azimuthally polarized beams in FAF CO₂ laser with hybrid circular subwavelength grating mirror. Applied Optics, 2014, 53(17): 3706-3711. （SCI）

[12] Wenjin Wang, Bo Li, Heng Zhao, Yi Hu, Youqing Wang, Optimum structural design of a heat exchanger for gas-circulation systems. Energy Conversion and Management, Volume 94, April 2015, Pages 190-197. （SCI）

[13] Wenjin Wang, Yang Bao, Youqing Wang, Numerical investigation of a finned-tube heat exchanger with novel longitudinal vortex generators. Applied Thermal Engineering, Volume 86, 5 July 2015, Pages 27-34. （SCI）

[14] Wenjin Wang, xin-hua Hu. Resolving power of diffraction imaging with an objective: a numerical study. Optics Express, Volume 25（9）, May 2017, Pages 28-33. （SCI）

[15] Wenjin Wang, Yuhua Wen, xin-hua Hu, et al. Rapid classification of micron-sized particles of sphere, cylinders and ellipsoids by diffraction image parameters combined with scattered light intensity. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Volume 224, February 2019, Pages 453-459.（SCI）

[16] S. Wang, J. Liu, J.Q. Lu, Wenjin Wang, X.H. Hu, et al. Development and evaluation of realistic optical cell models for rapid and label-free cell assay by diffraction imaging, Journal of Biophotonics, Volume 12, February 2019，e201800287. （SCI）

[17] J. Liu, Y. Xu, Wenjin Wang, et al. Machine learning of diffraction image patterns for accurate classification of cells modeled with different nuclear sizes, Journal of Biophotonics, Volume 13, 2020, e202000036. （SCI）

[18] L. Min^*, L. Huang, R. Sun, Z. Li. Incidence ways of electromagnetic wave and their influences on the absorption and resonant wavelength of split-ring resonators, Plasmonics, 10 (2015) 183-189. （SCI）

[19] L. Min^*, L. Huang. All-semiconductor optical microcircuit board, Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) ,2 (2015) 1-2. （EI）

[20] L. Min^*, L. Huang. Perspective on resonances of metamaterials, Optics Express, 23 (2015) 19022-19033. （SCI）

[21] L. Min^*, L. Huang, R. Sun, M. Xi. Dual Metamaterial With Large Birefringence, IEEE Photonics Journal, 7 (2015) 1-1. （SCI）

[22] L. Min^*, L. Huang. All-semiconductor metamaterial-based optical circuit board at the microscale, Journal of Applied Physics, 118 (2015) 013104. （SCI）

[23] 童耀南，闵力，羅朝明，周峰等. 層狀人工光學材料傳輸特性分析軟件V1.0. 軟件著作權. 登記号：2019SR0160413, No.03621443.

[24] 闵力，童耀南，羅朝明，周峰等. 光學材料有效電磁常數分析軟件V1.0. 軟件著作權. 登記号：2019SR0160356，No.03621430.

[25] Li Min^*, Wenjin Wang, Yuhua Wen, et al. Electromagnetic resonance strength in metamaterials. Journal of Applied Physics, 2019, 126(2):023103-(1-6). (SCI)

[26] Li Min^*, Wenjin Wang, Lirong Huang, et al. Direct-tuning methods for semiconductor metamaterials, 2019, 9(1):1-6. （SCI）

[27] Yuhua Wen, Zhiyuan He, Jialin Li, Ruihong Luo, Peng Xiang, Qingyu Deng,Guangning Xu, Zhen Shen, Zhisheng Wu, Baijun Zhang, Hao Jiang, Gang Wang, and Yang Liu. Enhancement-mode AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors fabricated by selective area growth technique. Appl. Phys. Lett. 98, 072108:1-3, 201

[28] 2. Yuhua Wen, Zhan Chen, Jianfen Lu, Elizabeth Ables, Jean-Luc Scemama, Li V. Yang, Jun Q. Lu, Xin-Hua Hu*.Quantitative analysis and comparison of 3D morphology between viable and apoptotic MCF-7 breast cancer cells and characterization of nuclear fragmentation. PLoS ONE, 2017, 12(9): e0184726

[29] Jin J, Lu J Q, Wen Y, et al. Deep learning of diffraction image patterns for accurate classification of five cell types[J]. Journal of biophotonics, 2020, 13(3): e201900242. (SCI).

[30] Bai Xu，Yongda Li. Numerical simulations of THz emission from the laser wakefields through linear mode conversion, Optics & Laser Technology, 2012, (SCI).

[31] Bai Xu，Yongda Li. Simulation of THz emission from laser interaction with plasmas, Optik, 2012, (SCI).

[32] Bai Xu，Yongda Li. Numerical simulations of THz emission from the laser interaction with magnetized plasmas, Optik, 2012, (SCI).

專利

[1] 田芃,黃黎蓉,石中衛,黃德修,元秀華,閻利傑. 量子點分子發光器件. 發明專利. CN 102097564 B. 2013.3.24