强激光与粒子束
2024, 36(1): 013002
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013007
强激光与粒子束
2024, 36(1): 013009
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center for Intelligent Chips and Devices, Zhejiang Lab, Hangzhou 311100, China
2 State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
3 ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Hangzhou 311200, China
4 e-mail: zhudz@zhejianglab.com
5 e-mail: cfkuang@zju.edu.cn
Optical singularity is pivotal in nature and has attracted wide interest from many disciplines nowadays, including optical communication, quantum optics, and biomedical imaging. Visualizing vortex lines formed by phase singularities and fabricating chiral nanostructures using the evolution of vortex lines are of great significance. In this paper, we introduce a promising method based on two-photon polymerization direct laser writing (2PP-DLW) to record the morphology of vortex lines generated by tightly focused multi-vortex beams (MVBs) at the nanoscale. Due to Gouy phase, the singularities of the MVBs rotate around the optical axis and move towards each other when approaching the focal plane. The propagation dynamics of vortex lines are recorded by 2PP-DLW, which explicitly exhibits the evolution of the phase singularities. Additionally, the MVBs are employed to fabricate stable three-dimensional chiral nanostructures due to the spiral-forward property of the vortex line. Because of the obvious chiral features of the manufactured nanostructures, a strong vortical dichroism is observed when excited by the light carrying orbital angular momentum. A number of applications can be envisioned with these chiral nanostructures, such as optical sensing, chiral separation, and information storage.
Photonics Research
2024, 12(1): 70
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026 国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
傅里叶变换红外光谱技术可同时测量多种温室气体组分的浓度。 仪器噪声和谱线重叠效应会对光谱数据的质量产生影响, 从而影响各组分反演浓度的结果。 针对上述问题, 使用不同数量的主成分对时序测量光谱矩阵进行重建, 并将重建光谱矩阵与原始光谱矩阵之间的欧式距离和余弦距离作为动态选择主成分数量的判据, 重建时序测量光谱, 从而提高时序光谱数据的质量。 采用该方法分别对数值仿真光谱、 标准气体测量光谱和外场实验测量光谱进行了处理。 结果表明, 叠加0.001 RMS噪声的数值仿真光谱经过光谱重建后, 光谱的结构特征未明显改变, 重建光谱与原始光谱之间的残差标准差为4.191×10-4, 有效降低了测量光谱中噪声的影响。 采用该方法对标准气体的平均测量光谱进行了重建, 并比较了重建光谱与平均光谱的反演浓度精度。 1 min平均测量光谱反演各组分浓度的精度为CO2: 0.24 μmol·mol-1、 CH4: 5.24 nmol·mol-1、 N2O: 2.92 nmol·mol-1和CO: 4.72 nmol·mol-1; 5 min平均测量光谱反演各组分浓度的精度为CO2: 0.18 μmol·mol-1、 CH4: 2.30 nmol·mol-1、 N2O: 1.03 nmol·mol-1和CO: 1.53 nmol·mol-1; 1 min重建光谱反演各组分浓度的精度为CO2: 0.17 μmol·mol-1、 CH4: 2.97 nmol·mol-1、 N2O: 0.72 nmol·mol-1和CO: 1.40 μmol·mol-1; 5 min重建光谱反演各组分浓度的精度为CO2: 0.15 μmol·mol-1、 CH4: 1.74 nmol·mol-1、 N2O: 0.29 nmol·mol-1和CO: 0.97 nmol·mol-1。 利用重建光谱进行反演能够显著提高气体反演浓度的精度, 5 min重建光谱反演浓度的精度结果能够达到WMO/GAW的扩展测量精度要求。 在外场实验中, 1 min重建光谱反演CO2得到的浓度与1 min平均光谱反演得到的CO2浓度的相关系数可达到89.40%。 综合分析可知, 对FTIR时序光谱数据进行主成分动态选择不仅降低了时序测量光谱中噪声的影响, 而且有效保留了时序测量光谱的特征变化信息。
傅里叶变换红外光谱 主成分分析 光谱降噪 温室气体 FTIR Principal component analysis Spectral noise reduction Greenhouse gas 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2313
1 枣庄学院 光电工程学院,山东 枣庄 277100
2 枣庄学院 信息科学与工程学院,山东 枣庄 277100
提出一种石墨烯-金属超材料复合太赫兹传感器,充分利用石墨烯能带Dirac点附近费米能级对样品的灵敏响应结合超材料表面强局域电场实现了对谷氨酸溶液浓度的多维超灵敏传感。实验结果表明,传感器在频率f =0.58 THz处存在一个明显的透射峰,且该透射峰幅值随谷氨酸溶液浓度的增加先升高后降低。若以透射峰幅值作为传感指标,器件能够探测到的最低浓度在10−1 fg/mL量级。另外,从传感器的透射波相位差-频率关系曲线中提取的斜率与浓度具有类线性关联,这意味着相位差信息也可以作为有效的传感指标。结合透射幅值和相位差两个传感指标,器件可以实现对谷氨酸溶液浓度的超灵敏精确检测。文中提出的器件为发展基于太赫兹超材料的超灵敏氨基酸传感器提供了帮助。
太赫兹超材料 传感器 石墨烯 多维超灵敏 terahertz metamaterials sensors graphene multi-dimension and ultra-sensitivity 红外与激光工程
2023, 52(9): 20230045
Author Affiliations
Abstract
1 Zhejiang Lab, Research Center for Intelligent Chips and Devices, Hangzhou, China
2 Zhejiang University, College of Optical Science and Engineering, State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Hangzhou, China
3 Zhejiang University, College of Control Science and Engineering, State Key Laboratory of Industrial Control Technology, Hangzhou, China
4 Zhejiang Lab, Research Center for Humanoid Sensing, Hangzhou, China
The erratum lists corrections to the published article.
Advanced Photonics
2023, 5(5): 059801
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
准分子激光是大功率输出的深紫外波段激光光源,在多方面具有独特的应用,然而国内的准分子激光行业在关键技术、高端产品等方面和国外仍有一定差距,存在着“卡脖子”的状况。首先介绍了准分子激光的基本特性、应用分类、国内外的发展情况等;其次着重介绍了放电泵浦准分子激光的基本结构和目前实用器件的多项关键技术,主要包括快脉冲激励源、气体放电腔、光学谐振腔等;最后,介绍了放电泵浦准分子激光在工业、医疗、科研等领域目前的主要应用和进展,分析了其中的一些独特的关键技术。
激光光学 准分子激光 放电泵浦 深紫外 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900006
上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
随着激光技术的迅猛发展,超快光学已经成为现代物理学研究中一个非常重要的前沿领域。高次谐波作为产生超短激光脉冲的重要手段之一,在近十年内快速发展。本文综述了气体高次谐波产生过程中存在的自旋角动量守恒、轨道角动量守恒、自旋-轨道相互作用以及由此引出的新奇物理现象,总结了现阶段研究所存在的部分空白与挑战。将结构光场应用于高次谐波领域极大地丰富了人们研究光与物质相互作用的手段,为光学操控和强场物理带来了新的机遇。
物理光学 谐波产生与混频 强场过程 超快非线性光学 角动量守恒 自旋-轨道相互作用 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1526001