四川大学材料科学与工程学院，四川 成都 610064
太赫兹成像技术在安全检查、医学成像等领域展现出了巨大的应用潜力。相比传统的机械扫描成像和焦平面阵列成像，单像素成像具有系统简单、成像速度快及成本低等优势。其可结合空间光调制技术，运用关联算法重构出目标的二维太赫兹空间信息。从太赫兹单像素成像的基本概念和发展历程出发，着重分析了单像素成像中编码掩模的原理、材料、发展应用及可能面临的挑战。
太赫兹 单像素成像 编码掩模 半导体 相变材料 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811006
1 四川大学材料科学与工程学院，四川 成都 610065
2 青岛青源峰达太赫兹科技有限公司，山东 青岛 266104
对太赫兹（THz）波的传输调控是THz光学系统设计、通信、成像应用等领域的基础技术之一。界面阻抗匹配效应可以用于实现高效THz波反射调控，但尚未见硅基界面阻抗设计实现THz波调控的报道。本研究利用自组装法在高阻硅基底上制备MXene膜层，通过增加膜层厚度改变其电阻特性，进而连续调节Si/MXene/空气界面阻抗，实现高效的THz波减反射。在接近阻抗匹配态时，界面THz波反射率减少幅度达83%，透过率衰减约为30%。还利用THz波层析扫描成像技术，得到了Si/MXene/空气界面阻抗变化导致的THz波反射强度变化趋势。设计的具有高效THz波反射调控性能的Si基功能界面为THz波传输调控提供了一种新思路。
太赫兹 调制 Mxene材料 阻抗匹配 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811017
Author Affiliations
Abstract
Anhui Key Laboratory of Optoelectric Materials Science and Technology, School of Physics and Electronic Information, Anhui Normal University, Wuhu 241002, China
The temporal coupled-mode theory (TCMT) has made significant progress in recent years, and is widely applied in explaining a variety of optical phenomena. In this paper, the optical characteristics of the metasurface composed of nano-bars and nano-rings are simulated. The simulation results are well explained by TCMT under the coupled basis vector. However, when the structural asymmetry is large, the fitting of results shows that the total radiation loss is not conservative, in contradiction to the requirement of traditional TCMT. We solved this inconsistency by introducing the propagation phase into the near-field coupling term of TCMT. The studies show that, unlike the local mode near the exceptional point which corresponds to the radiation loss of the bright mode, the global mode near the diabolic point is closely related to the propagation phase. Furthermore, the structure near the diabolic point shows characteristic cross-coupling with the change of period. This study proposes a new theoretical framework for comprehending the interaction of light and matter and offers some guiding implications for the application of TCMT to a variety of related domains.
temporal coupled-mode theory exception point diabolic point propagation phase Chinese Optics Letters
2023, 21(1): 010003
1 安徽师范大学物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000
2 光电材料科学与技术安徽省重点实验室，安徽 芜湖 241000
表面等离激元(Surface plasmon polaritons, SPPs)定向激发是片上集成光子系统研发的基础，利用悬链线超构表面来实现SPPs的定向激发调控是近年来的热点和前沿领域，但现有研究多针对圆偏振光，线偏振光SPPs的定向激发相对较少。本文设计了一个基于悬链线纳米粒子的超构表面来实现线偏振光SPPs定向激发。采用时域有限差分法计算了x偏振光入射下的光谱消光比曲线和电场分布，根据多级散射理论和惠更斯-菲涅尔原理解释了定向激发的物理机制。仿真结果显示，悬链线纳米粒子超构表面对线偏振SPPs的定向调控是有效的，峰值消光比可达27 dB(对应入射波长820 nm)，10 dB以上带宽约为47 nm (798 nm~845 nm)，该结果有助于悬链线多功能器件的研究与开发。
悬链线纳米粒子 超构表面 SPPs定向激发 线偏振光 catenary nanoparticle metasurface SPPs directed excitation linearly polarized light
1 四川大学材料科学与工程学院，四川 成都 610064
2 中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳 621900
太赫兹波所具有的无损性以及大量生物分子在太赫兹频段的指纹特性，使其在医学成像领域有着良好的应用前景。本文首先简要概述了太赫兹的医学成像技术手段，其次分别介绍了太赫兹在离体、活体组织中成像的研究现状。生物组织中的水会对太赫兹波产生强吸收，使得成像对比度受限。目前，为了减少组织中的水对成像的影响，针对离体组织的太赫兹成像大多需要进行切片、脱水等预处理，活体中的成像则主要应用在浅表组织。文章重点介绍了活体成像中有望提高太赫兹成像对比度的纳米粒子造影剂，最后对太赫兹医学成像的发展进行了展望。
太赫兹 医学成像 对比度 造影剂 terahertz medical imaging contrast contrast agents
Author Affiliations
Abstract
1 College of Physics and Electronic Information, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China
2 State Key Laboratory of Surface Physics and Department of Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China
3 National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
In this study, a point-scattering approach to the plane-wave optical transmission of subwavelength metal nanoslit arrays with varying angles of rotation and that of subwavelength metal supercell arrays consisting of nanoslits capable of various angles of rotation is developed. It is demonstrated that the suggested theories show good agreement with the simulations and experiments. The results show that constructive and destructive interference at each nanoslit can respectively enhance and suppress the surface plasmon polariton (SPP) far-field radiation of a metasurface. The proposed theory can predict the quantity and resonant wavelength of SPPs and provide a design scheme for an SPP device.
Photonics Research
2019, 7(7): 07000728
1 Anhui Province Key Laboratory of Photo-electronic Materials Science and Technology, Wuhu 241000, China
2 College of Physics and Electronic Information, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China
3 School of Electronic and Electrical Engineering, Chuzhou University, Chuzhou 239000, China
1 四川大学 材料科学与工程学院, 成都 610064
2 南车株洲电机有限公司, 湖南 株洲 412000
以SnCl4.5H2O和SbCl3为原料，采用液相化学共沉淀法制备锑掺杂氧化锡（ATO）粉体。分析了不同Sb掺杂质量分数条件下， ATO粉体的禁带宽度变化，并对材料在0.2~1.6THz波段的透射时域和频域谱，以及吸收和屏蔽参数进行了对比分析。结果表明，ATO粉体的禁带宽度随着Sb掺杂量的增加先减小后增大；同时，ATO粉体对THz波的吸收系数随着Sb掺杂量的增加先增大后减小，当Sb掺杂质量分数为9%时，ATO的吸收系数在1.25THz处达到最大值156.5cm-1，屏蔽效能在1.24~1.60THz范围内最高达到45.0 dB。
太赫兹 锑掺杂氧化锡 掺杂 禁带宽度 吸收 屏蔽 terahertz antimony doped tin oxide doping band gap absorption shielding
乐孜纯 1,2,3董文 1,2,3刘魏 1,2,3张明 1,2,3[ ... ]黄万霞 1,2,3
1 浙江工业大学理学院，浙江 杭州 310023
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
3 中国科学院高能物理研究所， 北京 100080
结合矩阵光学方法与衍射理论，得到研究X射线长组合折射透镜光学性能（包括焦斑尺寸、有效光束半径和强度增益等）的理论方法。设计并采用LIGA技术实际制作了顶点曲率半径50 μm的抛物面型PMMA材料长X射线组合折射透镜，在北京同步辐射装置（BSRF）的形貌站（4 W，1 A）对其在8 keV时的聚焦性能进行了实际测试。给出了模拟计算和实测结果，并进行了分析讨论，实测结果显示了良好的聚焦效果，理论与实验结果基本吻合。
光学器件 X射线长组合折射透镜 薄透镜近似 X射线聚焦性能 同步辐射
