墨光周报 | 最新光学科技动态播报

6月前浏览7392

华中科技大学王健教授团队华中科

技大学王健教授团队提出基于

SPGD算法的光学神经网络芯片在线训练方法，有效减少运算次数和功耗。上海光机所团队实现多模高功率纳秒脉冲激光的高效传输。中科院兰州化物所团队开发出无需预充能的自恢复发光材料。福建物构所卢灿忠团队研发高发光效率的蓝光TADF材料，为蓝光OLED提供新突破。这些研究在光学领域取得重要进展，展示了新技术在光通信、材料科学和显示技术等方面的应用潜力。华中科技大学王健教授团队提出基于SPGD算法的光学神经网络芯片在线训练方法，有效减少运算次数和功耗。上海光机所团队实现多模高功率纳秒脉冲激光的高效传输。中科院兰州化物所团队开发出无需预充能的自恢复发光材料。福建物构所卢灿忠团队研发高发光效率的蓝光TADF材料，为蓝光OLED提供新突破。这些研究在光学领域取得重要进展，展示了新技术在光通信、材料科学和显示技术等方面的应用潜力。华中科技大学王健教授团队提出基于SPGD算法的光学神经网络芯片在线训练方法，有效减少运算次数和功耗。上海光机所团队实现多模高功率纳秒脉冲激光的高效传输。中科院兰州化物所团队开发出无需预充能的自恢复发光材料。福建物构所卢灿忠团队研发高发光效率的蓝光TADF材料，为蓝光OLED提供新突破。这些研究在光学领域取得重要进展，展示了新技术在光通信、材料科学和显示技术等方面的应用潜力。提出基华中科技大学王健教授团队提出基于SPGD算法的光学神经网络芯片在线训练方法，有效减少运算次数和功耗。上海光机所团队实现多模高功率纳秒脉冲激光的高效传输。中科院兰州化物所团队开发出无需预充能的自恢复发光材料。福建物构所卢灿忠团队研发高发光效率的蓝光TADF材料，为蓝光OLED提供新突破。这些研究在光学领域取得重要进展，展示了新技术在光通信、材料科学和显示技术等方面的应用潜力。华中科技大学王健教授团队提出基于SPGD算法的光学神经网络芯片在线训练方法，有效减少运算次数和功耗。上海光机所团队实现多模高功率纳秒脉冲激光的高效传输。中科院兰州化物所团队开发出无需预充能的自恢复发光材料。福建物构所卢灿忠团队研发高发光效率的蓝光TADF材料，为蓝光OLED提供新突破。这些研究在光学领域取得重要进展，展示了新技术在光通信、材料科学和显示技术等方面的应用潜力。于SPGD算法的光学神经网络芯片在线训练方法，有效减少运算次数和功耗。上海光机所团队实现多模高功率纳秒脉冲激光的高效传输。中科院兰州化物所团队开发出无需预充能的自恢复发光材料。福建物构所卢灿忠团队研发高发光效率的蓝光TADF材料，为蓝光OLED提供新突破。这些研究在光学领域取得重要进展，展示了新技术在光通信、材料科学和显示技术等方面的应用潜力。

高效的片上光处理器在线训练算法【华中科技大学王健教授团队】

本文摘要：（由ai生成）

华中科技大学王健教授团队提出基于SPGD算法的光学神经网络芯片在线训练方法，有效减少运算次数和功耗。上海光机所团队实现多模高功率纳秒脉冲激光的高效传输。中科院兰州化物所团队开发出无需预充能的自恢复发光材料。福建物构所卢灿忠团队研发高发光效率的蓝光TADF材料，为蓝光OLED提供新突破。这些研究在光学领域取得重要进展，展示了新技术在光通信、材料科学和显示技术等方面的应用潜力。

最近，华中科技大学武汉光电国家研究中心王健教授带领的多维光子学实验室（MDPL）团队在光学矩阵计算芯片在线训练方面取得了进展，相关成果以“Efficient stochastic parallel gradient descent training for on-chip optical processor”为题作为封面文章发表在Opto-Electronic Advances (OEA, 光电进展）2024年第4期。该工作提出了一种利用随机并行梯度下降算法（SPGD algorithm）的光学神经网络芯片在线训练方法，算法流程图如图1所示，该方法相比目前主流的离散梯度下降算法、遗传算法、粒子群算法等优化算法极大地减少了运算次数，可以大大节约训练过程中的功耗，有望应用于超大规模光学矩阵计算芯片的在线训练。

图1 SPGD算法流程图

为了验证所提出优化方法的可行性，该团队设计制造了基于级联马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的6×6可重构光处理器芯片并进行了在线训练实验，包括光交换矩阵、光信号解扰矩阵以及二者的结合。图2展示了该光处理在实际模分复用（MDM）光通信系统的应用场景以及处理器内部结构。图3给出了训练的结果，可以看到对于多维光通信系统中的光交换和光信号解扰任务都有较好的训练效果。

图2 (a) MDM光通信系统中用于光交换和信道解码器的片上光处理器的概念图。(b)集成可重构光处理器内部结构图。

图3 在线训练结果。（a）光交换,（b）光信号解扰, （c）光信号解扰+交换

在此基础上，该团队将这种可重构光处理器芯片应用于高速光通信系统，用于补偿传输过程中的模式串扰。所采用的实验装置图如图4（a）所示，采用20 Gbaud的16QAM信号，可以看到光经过训练好的光子芯片后信号的质量得到了显著的改善（见图4（e, f）），误码率也明显下降。

图4 可重构光学矩阵计算芯片应用实际光通信系统测试结果

最后，该团队还研究对比了光学矩阵规模扩大到10×10、16×16、32×32时SPGD算法与传统梯度算法、遗传算法和粒子群算法的运算量，结果表明随着矩阵规模的扩大SPGD算法运算量的增幅小于其他算法。

表1 不同算法的对比

上海光机所在基于多模反谐振空芯光纤的纳秒脉冲传输中取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部特种玻璃与光纤研究中心团队，基于多模设计的反谐振空芯光纤（anti-resonant hollow-core fiber，AR-HCF）实现了多模1064 nm高功率纳秒脉冲激光的高效传输，相关成果以“Delivery of nanosecond laser pulses by multi-mode anti-resonant hollow core fiber at 1 μm wavelength”为题发表于Optics Express。

AR-HCF基模与包层材料的重叠极低（小于10-4）,绝大部分的光场能量均在中空纤芯中传输，可以实现极低的色散、光学非线性以及极高的激光损伤阈值。目前的AR-HCF多为准单模传输，难以匹配较差光束质量的高功率工业激光器的灵活传输需求。

在此前的研究中【Optics Express 31, 21870-21880 (2023)】，研究团队通过增加包层管的数量，进而增大AR-HCF的纤芯/包层比，有效地抑制高阶模式与包层模式的耦合，成功制备了低损耗的多模反谐振空芯光纤（MM-AR-HCF）。

在本工作中，研究团队基于MM-AR-HCF，进行了多模高功率Nd：YAG纳秒脉冲激光的传输，成功实现了21.8 mJ脉冲能量，1.6 MW峰值功率的纳秒激光脉冲传输，耦合效率在93 %以上。并对激光脉冲传输前后的特性进行了表征，经9.8 m长的MM-AR-HCF传输后，激光脉冲光束质量明显改善，时域及光谱基本稳定。

图1 MM-AR-HCF传输（a）及损耗（b）谱及SEM显微图（c）。

图2 传输效率（a）及长时间稳定性（b）。

科学家在自恢复摩擦/力致发光研究方面获进展

摩擦/力致发光材料能将机械力学信号直接转化成光信号，在结构健康监测、生物力学传感、人工智能、人机交互等领域具有应用价值。然而，现有摩擦/力致发光材料普遍存在难以自恢复、重复性差以及易受环境干扰等问题，限制了其实际应用。

中国科学院兰州化学物理研究所研究员王赵锋团队长期从事摩擦/力致发光机理、性能调控及器件研究。此前，研究人员针对普遍存在的非陷阱、非压电型摩擦/力致发光，提出了界面摩擦电场诱导电子轰击发光模型；基于该模型，进一步发展出多种无需预充能的自恢复摩擦/力致发光材料，创制出可由机械力学充能的长寿命摩擦/力致发光材料。

近日，该团队研究人员等发展出基于界面摩擦电场诱导电子轰击发光模型的稀土掺杂磷酸盐基摩擦/力致发光复合材料（Ca6BaP4O17:Ce3+/PDMS）。无需预充能，该材料在机械力学的刺激下可直接展现出明亮的蓝色摩擦/力致发光。

相较于已报道的自恢复摩擦/力致发光体系，Ca6BaP4O17:Ce3+/PDMS材料进一步克服摩擦/力致发光的重复性和稳定性不足的问题。在10Hz连续拉伸条件下，该材料可持续展现出近1000次肉眼可见的蓝色发光。

福建物构所蓝光OLED研究取得新进展

近日，中国科学院福建物质结构研究所卢灿忠团队报道了一种高性能蓝色有机发光材料设计新策略，开发出高发光效率、纳秒级发光寿命和有效抑制浓度淬灭的蓝光TADF材料，在非掺和高浓度掺杂蓝光OLED方面取得了新的突破。

研究团队将刚性双位点给体基团双螺芴-喹啉吖啶与两个多重共振型硼氧电子受体结合，构建了刚性A-D-A构型的蓝光TADF分子2BO-sQA。

这种独特分子结构一方面有利于实现极小的单线态-三线态能隙（ΔEST = 0.01 eV），从而提升反向系间窜越速率（kRISC ≈ 2×106），实现超短发光寿命（476 ~ 817 ns），纳秒级延迟荧光寿命在高效TADF材料中非常罕见，有助于减轻OLED中激子湮灭，抑制高亮度下的效率滚降；另一方面，分子刚性和分子内作用力抑制非辐射跃迁，保证了高发光效率；同时，三维构型可有效抑制高浓度聚集态中ACQ，2BO-sQA在10 wt%到100 wt%浓度的薄膜中光致发光量子效率保持在99% ~ 86%区间。

利用2BO-sQA作为终端发光材料制备的OLED表现出优异的电致发光特性，且器件性能没有表现出明显的浓度依赖性。2BO-sQA的OLED在掺杂浓度为10 wt%到70 wt%范围内，最大外量子效率（EQE）保持在30%以上。

在非掺杂OLED中，最大EQE仍然能达到26.6%，这是目前文献报道的非掺蓝光器件的最高水平之一（图1f）。同时，作者利用2BO-sQA作为多重共振型蓝光材料v-DABNA的敏化剂，制备了高性能超荧光OLED，成功实现了高效窄谱带深蓝光发射（图2）。相较于未敏化的OLED，超荧光器件性能得到显著提升，最大EQE达到了32.3%，1000 cd m−2亮度下效率滚降可从40.1 %显著下降到14.5%。