一、團隊概況
主要研究内容包括光子學材料和器件、電磁/聲學超構材料和超構表面、計算光學散射成像、非相幹數字全息和光學相幹層析成像等。通過材料結構設計實現對光/聲場多維度調控，探究光/聲場與物質相互作用的新物理、新效應和新應用；基于數據和深度學習和信号處理建立目标場景與圖像等測量信息之間的計算模型，實現目标重建和控制, 以期應用于散射/超分辨成像、傳感、器件集成等領域。近五年承擔國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金和博士後基金十多項，在Sci. Adv., Phys. Rev. Lett., Nature Comm., Adv. Mater., Phys. Rev. Appl., Opt. Exp., Opt. Lett., Appl. Phys. Lett.等國際期刊發表論文50餘篇，并申請多項專利，團隊獲得的獎項包括江蘇省優秀博士論文，2018年江蘇省教育科學研究成果獎（高校自然科學類）二等獎等。
圖：本課題組部分成果圖
二、成員簡介
（一）老師介紹
1、劉友文教授 特聘教授 博士生導師
南京航空航天大學bv伟德官方网站特聘教授、博士生導師、江蘇省青藍工程和333人才工程入選者。1982年9月－1986年7月，揚州師範學院物理系，獲學士學位；1990年9月－1993年7月，華中理工大學物理系，獲教育學碩士學位，從事光學測量和量子光學研究，在相關領域發表文章十多篇；1998年9月－2001年8月，中國科學院上海光學精密機械研究所，從事光折變光學和三維微光學系統集成，獲光學工程博士學位；2001年9月－2006年3月，日本國立材料科學研究所(National Institute for Materials Science)特别研究員，從事鐵電光學材料的在非線性光學和全息存儲應用。2006年4月至今，南京航空航天大學，主要從事微納光子學材料和器件、計算光學成像、非線性光子學等方向的研究。在Sci. Adv., Phys. Rev. Lett., Opt. Lett., Appl. Phys. Lett.，Opt. Express, J. Appl. Phys, J. Opt. Soc. Am. B, Appl. Opt.等國内外核心學術刊物上發表SCI收錄論文100多篇，EI收錄60多篇，在SPIE,CLEO等國際會議報告10多次，特邀報告2次，發明專利1項。獲上海市科學技術進步獎三等獎，鹽城市自然科學優秀論文成果二等獎和中國科學院院長獎優秀獎等。
研究領域：微納光學和光子學、計算光學成像、非線性光子學、信息光子學
2、王睿 特聘研究員 碩士生導師
南京航空航天大學bv伟德官方网站特聘研究員。2013年和2018年在南京大學bv伟德官方网站分别獲學士和博士學位。2018年至2021年任南京大學bv伟德官方网站副研究員，2021年加入南京航空航天大學理學院任特聘研究員。2019年入選江蘇省“雙創”博士。主要從事超快光譜學、非線性光學及激發态動力學研究。近幾年在Nat. Commun., JACS, Adv. Mater.等國際一流期刊上發表論文30餘篇，被引1000餘次。主持國家自然科學基金青年項目一項，省自然科學基金青年項目一項。
研究領域：超快光譜學、非線性光學、激發态動力學
3、伏洋洋 教授 博士生導師
南京航空航天大學bv伟德官方网站教授，長空之星入選者。2018年6月畢業于蘇州大學，獲得光學博士學位。自2013年起主要從事電磁/聲學超構材料和超構表面方面的基礎理論研究和新型器件設計研究并取得了一系列的研究成果，在包括 Phys. Rev. Lett., Nat. Rev. Mater., Nat. Commun.，Sci. Adv., Phys. Rev. Appl., Phys. Rev. Mater., Phys. Rev. A, New J. Phys., Opt. Express, Opt. Lett., Appl. Phys. Lett.等國際期刊發表SCI論文30餘篇，引被1000餘次。部分成果獲2018年江蘇省教育科學研究成果獎（高校自然科學類）二等獎；2017年蘇州市自然科學研究論文獎一等獎；多次在國際學術會議上作學術報告；為Opt. Express、Opt. Lett.、NJP等期刊審稿人。
研究領域：超構材料與超構表面、等離激元、非厄米物理
4、張玲珑 副研究員 碩士生導師
南京航空航天大學bv伟德官方网站副研究員。2019年6月，獲得南京大學電子科學與工程學院博士學位，博士畢業後，在世界排名前30的澳大利亞國立大學進行博士後研究。目前，在Sci. Adv., Nat. Commun., Adv. Mater. 和 Mater. Today等世界高影響力的中科院大類一區頂刊發表論文16篇；這其中，作為第一或共同第一作者在中科院大類一區頂刊發表論文7篇。作為章節通訊作者和章節第一作者撰寫《Anisotropic 2D Materials and Devices》英文專著中的章節‘Organic anisotropic 2D materials for next-generation optoelectronics’（由Royal Society of Chemistry出版發行）。
5、施瑤瑤 講師 碩士生導師
南京航空航天大學航天學院講師。本碩博畢業于南京航空航天大學，2020年獲光學工程博士學位，主要從事計算光學成像方面的研究，發表SCI論文10餘篇，授權國家發明專利三項，主持國家自然科學基金青年項目、江蘇省自然科學基金青年項目、工信部重點實驗室開放基金項目等，曾獲江蘇省優秀博士學位論文、江蘇省青年光學科技獎、江蘇省物理學會年會優秀報告獎等榮譽。
6、董大興 實驗師 碩士生導師
南京航空航天大學bv伟德官方网站實驗師，本碩博畢業于南京航空航天大學，2021年獲光學工程博士學位。主要研究領域光電檢測、微納光學器件設計。目前，以第一作者發表SCI期刊論文6篇。與各國防單位開展合作項目10餘項，多個項目已經産品化。部分成果成功應用于航空和航天領域。
研究領域：光電檢測、微納光學器件設計
7、盛偉 實驗師
南京航空航天大學bv伟德官方网站實驗師。2005年9月-2009年6月，南京航空航天大學理學院，獲學士學位；2011年9月-2014年4月南京航空航天大學理學院，獲碩士學位；目前在職就讀南京航空航天大學博士學位。主要從事數字全息、散射介質成像、鬼成像等計算光學成像方向的研究。在Opt. Lett.和Opt. Express等國際學術期刊上發表SCI收錄論文5篇，國内中文核心期刊發表論文若幹。
研究領域：數字全息、散射介質成像、鬼成像
（二）學生情況
目前共有在讀博士生11名，在讀碩士生7名。
三、科研成果
（一）近期學術會議與報告
2022年4月伏洋洋老師團隊在杭州PIERS會議上進行了三次報告。報告題目分别為“Anomalous Electromagnetic Scattering in Purely Imaginary Metamaterials beyond the Critical Angle”，“Acoustic Vortex Diffraction and Manipulation Using Phase Gradient Metasurfaces”，“Photonic Spin Hall Effect in a S4-symmetry Metasurface”。
（二）團隊主持的主要科研項目
1. 基于“體散射+非視距成像”模型的透過強散射介質深度分辨成像研究，國家自然科學基金面上項目（項目編号：12274224；課題經費：55萬；起止時間：2023.01-2026.12）
2. 圓柱波導中聲學渦旋場産生、傳輸與調控研究，國家自然科學基金面上項目（項目編号：12274225；課題經費：55萬；起止時間：2023.01-2026.12）
3. 給受分子聚集體非輻射複合動力學的超快光譜研究，國家自然科學基金面上項目（項目編号：22273039；課題經費：54萬；起止時間：2023.01-2026.12）
4. 有機層有序堆積的二維無機/有機II類異質結層間激子調控，國家自然科學基金青年項目（項目編号：62204117；課題經費：30萬元；起止時間：2023.01-2025.12）
5. 基于散斑指紋的重散射介質中運動目标光學成像研究，國家自然科學基金青年項目（項目編号：62105146；課題經費：30萬元；起止時間：2022.01-2024.12）
6. 共聚物體異質結中的超快極化子對電荷分離研究，國家自然科學基金青年項目（項目編号：11904168；課題經費：27萬元；起止時間：2020.01-2022.12）
7. 聲學相位漸變超構表面的衍射機制研究，國家自然科學基金青年項目（項目編号：11904169；課題經費：26萬；起止時間：2020.01-2022.12）
8. 基于散斑相關度的重散射介質中運動目标光學成像研究，江蘇省自然科學基金青年項目（項目編号：BK20210290；課題經費：20萬元；起止時間：2021.07-2024.06）
9. 二維無機/有機異質結的對稱性調控及光電性能研究，江蘇省自然科學基金(青年項目項目編号: BK20210275；課題經費：20萬元；起止時間：2022.07-2024.07)
10. 基于聲學相位漸變超構表面的新型聲學器件設計研究，江蘇省自然科學基金青年項目，（批準号：BK20190383；課題經費：20萬；起止時間：2019.07-2022.06）
11. 有機光電轉換中的超快極化子對電荷分離研究，江蘇省自然科學基金青年項目（項目編号BK20190290；課題經費：20萬元；起止時間：2019.07-2022.06）
12. 無拴鎖超導納米線超導單光子探測與控制系統（項目編号：KFB21541；課題經費：120萬；起止時間：2021.12-2022.12）
13. 基于深度學習方法的動态光學散斑成像研究（項目編号：NZ2020011；課題經費：20萬元；起止時間：2020.08-2022.07）
14. 大面積二維D**A單晶成膜機制及應用研究(項目編号: 1008-YAH21078；課題經費：8萬元；起止時間：2021.05-2023.08)
15. 二元聲學超構表面的衍射特性及器件設計研究（項目編号：2020M681576；課題經費：8萬；起止時間：2021.01-2022.12）
16. 二元聲學超構表面的散射特性及器件設計研究（項目編号：2020Z224；課題經費：2萬；起止時間：2020.07-2022.06）
17. 基于記憶效應的透過散射介質成像與應用研究（項目編号：YAH20039；課題經費：6萬元；起止時間：2020.05-2022.05）
（三）本科生參與的科研項目
在研：
①課題名稱：二維有機/無機異質結中的能量轉移、電荷轉移和光電性能研究
有機半導體的無序堆積特性，限制了有機/無機異質結中能量轉移、電荷轉移機制及光電性能的研究。本項目拟利用物理氣相傳輸（PVT）方法生長高度有序堆積的二維有機單晶（如pentacene, tetracene, PTCDI等），結合轉移方法構築高質量的二維有機/無機異質結。基于此，研究二維尺度能量轉移、電荷轉移等，分析有機層雜化對整個體系光與物質相互作用的影響，為設計和制備高性能的二維有機/無機異質結光電探測器提供理論和實驗指導。
②課題名稱：高性能二維有機/無機異質結成像陣列研究
拟采用PVT方法研究二維有機單晶的成膜機制，分别在大尺寸的h-BN、graphene、MoTe2上合成大面積、高遷移率和高光敏性的二維有機單晶（2D OSC），例如pentacene, PTCDA等。利用二維OSC/Graphene，OSC/MoTe2，Graphene/OSC/MoTe2異質結作為光電探測器的光敏層，研究界面特性、調控機理。進一步地，制備高性能的二維有機/無機異質結成像陣列。通過該項目的實施，拟為發展和應用二維有機單晶提供理論和實驗依據，研發新型紅外光敏材料，解決紅外光學檢測器在軍事、國防和航空航天領域的瓶頸問題。
③課題名稱：高質量二維有機/無機超晶格的光電性能研究
由二維過渡金屬和其他二維材料組成的人工超晶格，繼承了組成層的優點，為新的物理特性、功能器件設計和應用提供了強大的平台。當前超晶格主要由化學插層和“卷繞”等方法形成，其中溶液處理步驟嚴重限制了器件的性能。另一方面，二維有機單晶傑出的光電子特性，使其成為了組裝超晶格的重要候選。本項目利用無溶液處理的Gel-film幹法轉移和物理氣相傳輸（PVT）方法，制備高質量的二維有機/無機超晶格，并研究其激子動力學，能量轉移、電荷轉移機制、新型激子（例如層間激子、多激子複合體）等，分析有機層雜化對整個體系光與物質相互作用的影響。本項目的實施拟為研究新的物理機制和技術應用提供理論和實驗依據。
④課題名稱：基于超構表面的渦旋聲場多功能激發研究
與渦旋光束類似，攜帶軌道角動量（OAM）的渦旋聲束是近幾年的研究熱點，在聲通信、微粒操縱、醫學等領域具有較好的應用前景，而目前器件、結構等所能産生的OAM聲束所攜帶的拓撲荷數較為單一且結構複雜難以實現，本項目将采用突變截面圓柱波導、超構表面（PGM）等結構基于F-P共振、渦旋場衍射理論等實現在同一結構中激發多種不同拓撲荷OAM聲束的空間對稱性破缺的新穎聲學超材料器件，具有器件結構獨特，調控機制簡單，産生的渦旋聲場豐富等優勢，具有極高的應用價值。
結題：
⑤數字全息無損檢測技術的應用探究
⑥微小形變量的實時觀察系統設計
⑦基于樹莓派的數字全息在線照相機設計
⑧小型數字全息照相系統
⑨大學物理實驗綜合測評系統的開發
⑩數字全息及其彩色化
⑪基于電位差計物理實驗的考試系統設計
招募：
⑫課題名稱：計算光學成像
計算光學成像是一個新興學科，該學科結合光學技術、計算機技術和數字圖像處理技術以達到更高性能的光學成像質量。結合統計光學原理和深度學習方法，進一步可解決目标從“看不見”到“看得見”的問題，如衛星穿過大氣層對地探測、地基探測器穿過濃霧對遠處目标探測、潛艇穿過渾濁的水對目标探測等。除了散射成像外，計算光學成像還包括鬼成像、數字全息相位成像、非視域成像、超分辨成像等，計算成像技術不但解決了許多過去成像領域難以解決的問題，還在信息獲取能力、成像的功能、核心性能指标，例如空間分辨率、時間分辨率、靈敏度等獲得了顯著提升。
四、主要實驗測試平台
1、散射成像系統
計算散射成像系統能夠透過散射介質對目标進行光學成像，例如透過雲霧雨、濁水、生物組織等介質成像，因而在軍事、救援、生物醫學成像、航天探測、自動駕駛等很多領域具有潛在應用價值。該系統利用目标上各點形成的散斑互不相關的性質，根據探測到的散斑相關度對厚散射介質中的運動目标成像。系統結構簡單、成本低廉，将光學系統與光學計算相結合，能夠實現介質内部隐藏目标的高分辨成像。
采用非相幹光照明模式，将激光照射空間到空間光調制器（SLM）上，計算機控制空間光調制器的相位以此顯示目标物體，物體反射光通過分束鏡傳播到達散射介質，同時計算機控制CCD捕獲透過散射介質的散斑圖案。捕獲的散斑圖案經過後續軟件處理輸入到神經網絡進行模型訓練，訓練好的模型能夠對隐藏在散射介質後面的物體進行圖像複原。該課題主要應用到遙感成像和生物醫學等領域。
2、計算鬼成像系統
“鬼”成像(ghost imaging)又稱雙光子成像(two-photon imaging)或關聯成像(correlated imaging) ，是一種利用雙光子複合探測恢複待測物體空間信息的一種新型成像技術。傳統的成像技術主要利用光場的一階關聯信息（強度與位相），而“鬼”成像利用的光場的二階關聯進行成像，被認為是一種強度波動的統計相關。實驗主要利用激光照射在旋轉的毛玻璃上産生赝熱光。SLM（空間光調制器）或DMD（數字微鏡器件）對光場進行相位或振幅調制，來産生掩膜，照射到物平面， 最後被一桶探測器接收，即可恢複出物體圖像。
3、非相幹全息術成像系統
由于相位包含豐富的光場信息，相位成像在光學計量、顯微鏡、生物醫學等諸多領域都有重要應用。在諸多相位成像技術中，基于相幹光的全息技術因其具有三維成像和全場測量的優點而廣為人知，并得到廣泛應用。然而，依賴相幹光源的全息術無法捕捉到自發光或日常光照條件下的物體，極大地限制了其應用範圍。此外，相幹光引起的散斑效應往往會降低圖像質量。基于非相幹光的全息技術不僅解決了相幹光帶來的問題，而且可以實現超分辨率成像。盡管非相幹全息在強度成像方面取得了很大進展，但是關于相位成像的報道幾乎沒有。我們小組通過深入研究非相幹全息術，提出了非相幹全息術的相位成像理論，實現了各項異性材料的相位差測量和偏振敏感材料的偏振态測量。
4、非視域成像（NLOS）系統
如何對隐藏在相機視線之外的物體進行成像是許多研究領域的一個基本問題，在機器人視覺、國防、遙感、醫學成像和自動駕駛車輛等領域有着廣泛的應用。通過使用脈沖激光和時間分辨探測器掃描可見表面，證明了宏觀尺度下的非視域（NLOS）成像。光探測和測距（LIDAR）系統使用此類測量從直接反射中恢複可見物體的形狀，而非視線成像則從多次散射光中重建隐藏物體的形狀和反照率。該系統利用TOF技術，使用SPAD和TCSPC器件，以更高分辨率對隐蔽物體進行成像。
5、聲學超結構制備和聲場測試系統
3D打印機用于制備聲學超結構的樣品，将stl格式的文件導入配套軟件中就可以使用該打印機制備聲學超結構。
将待測結構壓在平闆波導中間，在波導的一個邊上安裝麥克風陣列，另外三個邊安裝吸引海綿用于吸收多餘的聲場，在步進電機的一段固定好接接收器，使用計算機來控制步進電機的移動并用采集卡接收相應的信号，用于測量空間上的聲場。（在建）
6、熒光明暗場顯微鏡
熒光顯微鏡包括配有405nm和白光光源，配有檢偏及角度可調起偏器，可拍攝5x-100x下明場，暗場，熒光圖像。同時可以拍攝二維材料光學及熒光照片。
7、顯微光譜掃描測試系統
顯微光譜掃描測試系統，顯微光譜掃描測試系統包含405nm激光器，鹵素燈光源，白光led光源，同時配有電子檢偏器，集合了穩定的顯微測試光路與專業的高速高分辨掃描技術，非常适合二維材料的顯微光譜分析應用。目前用于二維材料的405-950nm範圍的微區熒光光譜和反射吸收譜測試。
8、顯微操作平台
顯微操作平台有轉移平台和電子顯微鏡兩部分集成。可在顯微鏡下進行低成本二維光電子器件的制備以及二維等單層材料精确定點轉移，實現了低維材料精确轉移的低成本操作。目前用于實現範德華異質結，及電學器件的制備。
9、石英管式爐
石英管式爐，配有機械泵-分子泵組操作簡單、控溫精度高、保溫效果好、溫度範圍大、爐膛溫度均勻性高。可實現在10-4Pa真空狀态以及載氣環境下燒結，自卑材料。目前用于物理氣相傳輸(PVT)方法在各類襯底表面生長有機單晶。
書記信箱
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