1 淮阴工学院 数理学院， 江苏 淮安 223003
2 东南大学 生物科学与医学工程学院， 江苏 南京 210096
绿光光源可广泛应用于固态照明、可见光通信、电子显示、光遗传学等领域。相比于蓝光LED，高性能低维绿色发光器件的设计与制备受限于绿光效率低（Green gap）和高注入电流下效率下降（Efficiency droop）两个主要问题的困扰。本文采用化学气相沉积方法（CVD）生长镓掺杂的氧化锌微米线（ZnO∶Ga MW），结合p型InGaN衬底制备了n‐ZnO∶Ga MW/p‐InGaN异质结发光二极管。该器件的输出波长为540 nm，半峰宽约为32 nm，在相对较大的注入电流下，器件发光峰位、半峰宽等发光特征参数没有明显的变化，且相对外量子效率（REQE）在较大电流下呈现出相对较小的下降，体现了较高的发光稳定性。此外，利用金纳米薄膜改善了ZnO∶Ga微米线与InGaN衬底间的接触，实现了结区界面的优化，成功提高了发光二极管的发光强度。实验结果表明，采用n‐ZnO∶Ga微米线结合p‐InGaN衬底构筑的异质结可用于制备高稳定性高亮度的微型绿光发光二极管。
绿光发光二极管 金纳米薄膜 镓掺杂氧化锌微米线 铟镓氮 相对外量子效率 green LED Au nano-film Ga doped ZnO microwire InGaN relative external quantum efficiency（REQE）
国防科技大学电子科学学院电子科学系，湖南 长沙 410073
Rydberg原子具有极大的极化率和跃迁偶极矩，利用谐振区的Autler-Townes分裂效应和非谐振区的交流斯塔克（AC Stark）偏移效应，可以实现超宽带电磁信号无损可溯源的精密测量与通信。在室温铯原子气室中，通过改变耦合光波长，选用、和三个不同的Rydberg能级，分别测量了远失谐区（2 GHz）和谐振区（9.953 GHz和29.54 GHz）电磁信号的空间电场强度，并由此计算出环境散射和气室扰动所产生的衰减因子。同时，实验展示了Rydberg原子在宽带频率范围内的通信应用潜力，研究了远失谐区（2 GHz）、近失谐区（9.5 GHz）和谐振区（29.54 GHz）电磁信号在不同调制频率下幅度调制和频率调制的信噪比（SNR），并在此基础上，测量了调制频率为10 kHz的幅度调制信号在100 kHz~40 GHz超宽带频率范围内的解调信号SNR。实验结果表明，Rydberg原子可以突破传统电子学传感器的工作带宽限制，在超宽带连续频谱范围内具有电场感知与通信能力。
传感器 Rydberg原子 超宽带 电场测量 通信 光学学报
2022, 42(15): 1528002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China
2 Department of Physics Wuhan University of Technology Wuhan 430070 China
3 Institute of Fluid Physics China Academy of Engineering Physics Mianyang 621900 China
4 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beijing 100094 China
5 College of Mathematics and Physics Inner Mongolia University for the Nationalities Tongliao 028043 China
In two-dimensional (2D) electron systems, the viscous flow is dominant when electron-electron collisions occur more frequently than the impurity or phonon scattering. In this work, a quantum hydrodynamic model, considering viscosity, is proposed to investigate the interaction of a charged particle moving above the two-dimensional viscous electron gas. The stopping power, perturbed electron gas density, and the spatial distribution of the velocity vector field have been theoretically analyzed and numerically calculated. The calculation results show that viscosity affects the spatial distribution and amplitude of the velocity field. The stopping power, which is an essential quantity for describing the interactions of ions with the 2D electron gas, is calculated, indicating that the incident particle will suffer less energy loss due to the weakening of the dynamic electron polarization and induced electric field in 2D electron gas with the viscosity. The values of the stopping power may be more accurate after considering the effect of viscosity. Our results may open up new possibilities to control the interaction of ions with 2D electron gas in the surface of metal or semiconductor heterostructure by variation of the viscosity.
Laser and Particle Beams
2022, 2022(2): 6903026
国防科技大学电子科学学院电子科学系，湖南 长沙 410073
碱金属原子气室是原子电场计、原子陀螺仪、磁力计、原子钟等原子传感器的基础核心部件，在气室玻壳上进行光路集成是实现原子传感器小型化的有效途径之一。本文针对原子传感器中光学元器件分立、光利用率不高的问题，基于广义斯涅耳定律和等效介质理论，设计了一种超表面结构，可实现不同波长激光的光束分离和高效透过，与原子气室集成，便于透过原子气室的光信号检测和后续处理，提高原子传感器的集成度和便携性，为其小型化提供可行性方案。以双光子激发制备铯里德堡原子为例，使用FDTD软件进行仿真分析，结果表明，超表面结构对510 nm耦合光偏折角约为6°，对852 nm探测光基本不产生影响，两束激光的透过率均在96.3%以上。
超表面 光束偏折 原子气室 里德堡原子 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1124001
Author Affiliations
Abstract
College of Electronic Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Based on Autler–Townes splitting and AC Stark shifts, we present a Rydberg atom-based receiver for determining the amplitude modulation (AM) frequency among a wideband carrier range utilizing a cesium atomic vapor cell. To verify this approach, we measured the signal-to-noise ratio and the data capacity with a 10 kHz AM frequency in the carrier range from 2 GHz to 18 GHz. Without changing the lasers, the working band can be easily extended to a higher range by optimizing the feed antenna and experimental configurations.
Rydberg atoms wideband atomic receiver amplitude modulation Chinese Optics Letters
2022, 20(8): 081203
国防科技大学电子科学学院，湖南 长沙 410072
空间光的相位调控对于光学相控阵以及焦距可调透镜等的应用具有重要意义。氧化铟锡(ITO)是一种透明金属材料，其介电常数可以通过外部电压进行高速调制，因此被广泛应用于电光调控设备。本课题组基于ITO薄膜和金属谐振器设计了一种谐振增强结构，通过静电调控ITO的载流子浓度，使入射光与超表面发生临界耦合，显著提升了结构对电磁特性的调控能力，实现了高于330°的相位调制范围。利用相位调控单元构建光学相控阵，实现了波束的动态偏转；同时设计了焦距可调透镜，通过仿真实现了焦距为10，15，20 μm的可调聚焦效果。所设计的相位调控超表面在光学探测、传感、成像等领域具有重要的应用价值。
光通信 相位调制 超材料 光学相控阵 可调透镜 氧化铟锡
1 电子科技大学基础与前沿研究院, 四川 成都 610054
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
量子通信是当前量子信息领域的研究前沿和热点。增益开关半导体激光产生技术是一种实现脉冲激光产生的成熟方法,将其与注入锁定技术结合,可以满足量子通信应用对激光脉冲的需求。系统地介绍了增益开关半导体激光器的工作原理和注入锁定方案,以及其在量子密钥分发、量子随机数产生等方面的应用现状,着重从物理原理、实验方案和最新研究进展等方面进行阐述,并对其下一步的发展进行简要展望。
谐振式光纤陀螺(RFOG)是基于Sagnac效应产生的顺时针光路与逆时针光路的谐振频率差来测量旋转角速率的光学传感器,中心频率连续可调的窄线宽激光器是研制RFOG的关键元件,激光器频率噪声特性直接影响此种陀螺的性能。采用基于3×3耦合器的非平衡Mach-Zehnder干涉仪系统,对不同类型的激光器及激光频率锁定前后的频率噪声功率谱密度(PSD)进行测试,得到了不同类型激光器及激光频率锁定前后的1/f噪声和白噪声表征系数。研究结果能够为不同精度RFOG光源的选取及谐振频率伺服回路的优化提供重要的参考。
光学学报
2021, 41(13): 1306010
