论文标题： 新刊上线：Frontiers of Optoelectronics 2021年第三期

期刊：Frontiers of Optoelectronics

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编者荐语：

《前沿》系列之 Frontiers of Optoelectronics 最新刊期上线

REVIEW ARTICLE

3D printing of glass by additive manufacturing techniques: a review

Dao ZHANG, Xiaofeng LIU, Jianrong QIU

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 263–277

摘要：增材制造（AM），也称为三维（3D）打印，使用计算机辅助设计逐层构建对象。这篇综述重点介绍了玻璃3D打印技术的最新进展，包括熔融沉积建模、选择性激光烧结/熔化、立体光刻（SLA）和直写，比较了这些3D打印方法，并分析了它们在制造功能性玻璃制品方面的优点和问题。此外，文章还讨论了3D玻璃打印技术的原理和3D打印玻璃制品的应用，最后总结了3D玻璃打印技术当前取得的成果和未来的发展前景。

MINI REVIEW

Relationship between circadian rhythm and brain cognitive functions

Shiyang XU, Miriam AKIOMA, Zhen YUAN

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 278–287

摘要：昼夜节律被认为产生于自然选择的妙笔，它逐渐增强了物种对地球自转的适应性。而神经系统在生物体维持昼夜节律方面起着关键作用。昼夜节律影响认知功能的多个方面（主要通过唤醒），特别是那些需要大量自上而下执行控制的认知任务，其中包括抑制性控制、工作记忆、任务转换和心理动作警觉。这篇小综述强调了光学和多模态神经成像领域认知功能的最新进展，讨论了昼夜节律阶段大脑认知功能的处理，以及昼夜节律对大脑认知部分和支持认知的大脑回路的影响。

RESEARCH ARTICLE

Ultra-thin polarization independent broadband terahertz metamaterial absorber

C. GANDHI, P. RAMESH BABU, K. SENTHILNATHAN

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 288–297

摘要：本文提出了一种太赫兹（THz）频率范围内基于超表面谐振器的偏振无关宽带吸收器的设计。该吸收器由三层组成，顶层由导电率σ=200000 S/m的二氧化钒（VO₂）谐振器构成；底层是金材料制成平面金属层，介质层夹在这两层之间。优化后吸收器在2.54−5.54 THz波段的吸收率在90%以上，工作带宽为3 THz。此外，本文通过改变VO₂的电导率，研究了吸收光谱和反射光谱的热调谐特性，还分析了各种几何参数对吸收特性的影响；利用场分析方法对该器件产生宽带吸收的物理机制进行了探索。最后研究了不同入射角和偏振方向下超表面单元的吸收特性。

RESEARCH ARTICLE

Li_xNa₂−xW₄O₁₃ nanosheet for scalable electrochromic device

Yucheng LU, Xin YANG, Hongrun JIN, Kaisi LIU, Guoqun ZHANG, Liang HUANG, Jia LI, Jun ZHOU

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 298–310

摘要：印刷电子技术可用于高效构建智能设备，该技术依赖于含有分散良好的活性材料的功能性油墨。二维（2D）材料由于其优越的性能，是一种很有前途的功能性油墨候选材料。然而，大多数二维材料只能在有机溶剂或表面活性剂辅助的水溶液中很好地分散，这限制了它们的应用。本文提出了一种锂离子交换的方法来改善Na₂W₄O₁₃纳米片在纯水中的分散性。锂离子交换的Na₂W₄O₁₃（Li_xNa_2−xW₄O₁₃）纳米片在水中表现出高度稳定的分散性，zeta电位为−55毫伏。此外，该水性油墨可喷涂在各种基材上以获得均匀的Li_xNa_2−xW₄O₁₃纳米片薄膜，具有优异的电致变色性能。一种Li_xNa_2−xW₄O₁₃纳米片薄膜作为电致变色层、普鲁士白（PW）作为离子存储层的互补电致变色器件，在700nm处表现出75%的光调制、小于2s的快速开关响应和优异的循环稳定性。这种基于Na₂W₄O₁₃的水性油墨在制备大规模柔性电致变色器件方面具有很大的潜力，可以满足实际应用的要求。

RESEARCH ARTICLE

Preparation of shape-controlling VO₂(M/R) nanoparticles via one-step hydrothermal synthesis

Yuchao LI, Fengyu KONG, Bin WANG, Yanhua ZHAO, Zuankai WANG

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 311–320

摘要：在本研究中，作者开发了一种简便的一步水热法，可以合成具有各种形貌的高纯度VO₂（M/R）纳米颗粒，如纳米棒、纳米颗粒、纳米块和纳米球。W掺杂剂以高的掺杂效率成功植入VO₂（M/R）单元中，从而可以调节所获得纳米颗粒的尺寸、形态和相位。本文详细介绍了水热产物的调控机理，揭示了水热产物随W掺杂量的变化规律，为制备高纯度的控形VO₂（M/R）纳米颗粒提供了一种综合策略，以满足热致变色智能窗领域中相应应用的不同具体要求。

RESEARCH ARTICLE

Identification of Graves’ ophthalmology by laser-induced breakdown spectroscopy combined with machine learning method

Jingjing LI, Feng CHEN, Guangqian HUANG, Siyu ZHANG, Weiliang WANG, Yun TANG, Yanwu CHU, Jian YAO, Lianbo GUO, Fagang JIANG

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 321–328

摘要：Graves眼病的诊断仍然是一个重大挑战。作者利用激光诱导击穿光谱（LIBS）结合机器学习方法对Graves眼病组织和健康对照组进行了鉴别。在这项工作中，作者制备了Graves眼病的石蜡包埋样品，用于LIBS光谱采集。选择金属元素（Na、K、Al、Ca）、非金属元素（O）和分子带（（C-N）、（C-O））诊断Graves眼病。将所选谱线分别输入线性判别分析（LDA）、支持向量机（SVM）、k-最近邻（kNN）和广义回归神经网络（GRNN）等监督分类方法中，结果表明，LDA、SVM、kNN、GRNN的预测准确率分别为76.33%、96.28%、96.56%和96.33%，四种模型灵敏度分别为75.89%、93.78%、96.78%和96.67%，特异性分别为76.78%、98.78%、96.33%和96.00%。这表明非线性模型辅助LIBS用于Graves眼病鉴别具有较高的准确率。通过比较三种非线性模型，作者发现kNN的性能最好。因此，LIBS与机器学习方法相结合是鉴别Graves眼病的有效方法。

RESEARCH ARTICLE

Rapid and simultaneous analysis of multiple wine quality indicators through near-infrared spectroscopy with twice optimization for wavelength model

Jiemei CHEN, Sixia LIAO, Lijun YAO, Tao PAN

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 329–340

摘要：酒精、总糖、总酸和总酚含量是葡萄酒质量检测的主要指标。本研究旨在通过波长优化的近红外（NIR）光谱建立这四个指标的同时分析模型。作者采用多参数优化的Norris导数滤波器（NDF）进行光谱预处理，酒精、总糖、总酸和总酚的最佳参数（即导数阶次、平滑点数和微分间隔数）分别为（2,9,3），（1,19,5），（1,17,11）和（1,1,1）。采用等间隔组合-偏最小二乘法（EC-PLS）用于大规模波长筛选。采用波长逐步淘汰PLS（WSP-PLS）和穷举法进行二次优化。四个指标的最终优化模型包括分别位于倍频区或组合区的7、10、15和13个波长。在独立验证中，酒精、总糖、总酸和总酚的均方根误差、预测相关系数（即SEP和RP）和性能偏差比（RPD）分别为0.41 v/v、0.947、3.2；1.48g/L、0.992、6.8；0.68 g/L、0.981和5.1；0.181g/L、0.948、2.9。结果表明，该方法具有高相关性、低误差和良好的整体预测性能。因此，建立的无试剂近红外分析模型对于葡萄酒发酵过程和成品的快速实时质量检测具有重要意义。所提出的波长模型为设计小型专用仪器提供了有价值的参考。

RESEARCH ARTICLE

Sb₂Se₃ film with grain size over 10 μm toward X-ray detection

Chong WANG, Xinyuan DU, Siyu WANG, Hui DENG, Chao CHEN, Guangda NIU, Jincong PANG, Kanghua LI, Shuaicheng LU, Xuetian LIN, Haisheng SONG, Jiang TANG

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 341–351

摘要：直接型X射线探测器由于具有空间分辨率高、灵敏度高和结构简单等特点而被认为是有竞争力的下一代X射线探测器。然而，传统材料的不完美，如α-Se的低结晶温度以及α-Si和α-Se的低原子序数，很大程度上限制了这种探测器的潜力。本文报道了具有p–n结结构的Sb₂Se₃ X射线薄膜探测器，其灵敏度为106.3µC/（Gy_air•cm²），响应时间<2.5 ms。如此良好的性能和Sb₂Se₃材料的各种优势，例如平均原子序数为40.8和μτ乘积（μ为迁移率，τ为载流子寿命）为1.29×10⁻⁵ cm²/V，表明了Sb₂Se₃薄膜在X射线检测中的应用潜力。

RESEARCH ARTICLE

Characteristics of laser induced discharge tin plasma and its extreme ultraviolet radiation

Junwu WANG, Xinbing WANG, Duluo ZUO

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 352–359

摘要：作者搭建了CO₂激光诱导放电等离子体极紫外光源(EUV)实验装置。利用光发射光谱对等离子体的特性进行了诊断，得到了电子温度和电子密度随时间的变化规律，分析讨论了放电电压对等离子体参数的影响。利用自制的掠入射EUV光谱仪研究了等离子体的EUV辐射特性，讨论了EUV辐射强度和转换效率。

RESEARCH ARTICLE

Experimental Hong–Ou–Mandel interference using two independent heralded single-photon sources

Meng YE, Yong WANG, Peng GAO, Likun XU, Guanjin HUANG

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 360–364

摘要：Hong–Ou–Mandel（HOM）干涉是量子光学中最重要的实验现象之一。由于测量设备独立（MDI）量子密钥分发（QKD）协议的出现，量子密码和量子通信受到了广泛关注。本文中，作者使用两个独立指示单光子源（HSPs）实现了HOM干涉，可见度约为38.1%。两个独立HSPS之间的HOM干扰是实现远程MDI QKD协议、量子投币协议和其他量子密码协议的核心技术。

RESEARCH ARTICLE

All-optical pseudo noise sequence generator using a micro-ring resonator

Rajiv KUMAR, Ajay KUMAR, Poonam SINGH, Niranjan KUMAR

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 365–373

摘要：本文提出了一种在光域中产生伪噪声（PN）序列的方案，其中采用了基于微环谐振器（MRR）的D触发器级联单元。D触发器由单个MRR组成，共享同一泵浦光信号。作者对这一结构进行了模拟，并对结果进行了讨论。所提出的装置可以用作光学计算和信息处理系统的基本模块。

RESEARCH ARTICLE

Ultracompact bandwidth-tunable filter based on subwavelength grating-assisted contra-directional couplers

Kangnian WANG, Yuan WANG, Xuhan GUO, Yong ZHANG, An HE, Yikai SU

Frontiers of Optoelectronics, 2021, 14(3): 374–380

摘要：作者采用绝缘体上硅（SOI）晶片验证了一种超紧凑的带宽可调谐滤波器。该器件基于级联光栅辅助相向耦合器（GACDC）并采用了亚波长光栅（SWG）结构。通过加热GACDC上的一个加热器，可实现~6 nm的带宽可调。由于SWG与条形波导之间具有较大的耦合系数，耦合区的长度仅为100μm。此外，弯曲SWG和锥形条波导的组合有效地抑制了光谱的旁瓣。该滤波器同时具有无自由光谱范围（FSR）限制的波长调谐特性。实验测量的最大带宽为10nm，带外对比度高达25dB，而最小带宽为4nm，带外对比度为15dB。

Frontiers of Optoelectronics (FOE)期刊是由教育部主管、高等教育出版社出版、德国施普林格（Springer）出版公司海外发行的Frontiers系列英文学术期刊之一，以网络版和印刷版两种形式出版。由北京大学龚旗煌院士、华中科技大学张新亮教授共同担任主编。

其宗旨是介绍国际光电子领域最新研究成果和前沿进展，并致力成为本领域内研究人员与国内外同行进行快速学术交流的重要信息平台。该刊的联合主办单位是高等教育出版社、华中科技大学和中国光学学会，承办单位是武汉光电国家研究中心。FOE期刊已被Emerging Sources Citation Index (ESCI), Ei Compendex, SCOPUS, INSPEC, Google Scholar, CSA, Chinese Science Citation Database (CSCD), OCLC, SCImago, Summon by ProQuest等收录。2019年入选中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊项目。

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中13种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

高等教育出版社入选“中国科技期刊卓越行动计划”集群化项目。Frontier系列期刊中：13种被SCI收录；1种被A&HCI收录；6种被Ei收录；2种被MEDLINE收录；11种中国科技核心期刊；16种被CSCD收录。

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