Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Energy Density Physics and Technology of Ministry of Education, Sichuan University, Chengdu 610064, China
2 College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610064, China
In this Letter, a method for detecting the focused beam waist of lasers is proposed by using weak measurements based on the so-called weak-value amplification. We establish a propagation model to describe the quantitative relation between the beam waist and the amplified shift of the spin Hall effect of light (SHEL), which is sensitive to the variation of the beam waist. We experimentally measure the amplified shift corresponding to a different beam waist and the experimental data agrees well with theoretical calculation. These results confirm the rationality and feasibility of our method.
240.3695 Linear and nonlinear light scattering from surfaces 260.5430 Polarization 140.3295 Laser beam characterization Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 112401
1 巢湖学院机械与电子工程学院, 安徽 合肥 238000
2 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
3 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
基于有限时域差分(FDTD)算法优化一类宽带光学透射的金属网格透明电极。设计的Ag、Au 和Cu 网格阵列在可见光(Vis)波段的透射率约70%，近红外(NIR)波段的透射率约90%。为提高透明电极的效费比和工艺兼容性，选择Cu作为电极材料，并分析封装材料、Cu纳米带表面粗糙度和工艺误差对透射率的影响。结果表明采用高折射率封装材料和增加Cu纳米带的表面粗糙度可以分别增加NIR 和Vis波段的透射率，减小NIR 波段频带宽度；增加铜纳米带的误差宽度会降低Vis-NIR 波段透射特性和减小NIR 波段的频带宽度。在封装材料折射率不高于1.5，铜纳米带的表面均方根粗糙度不超过8 nm 和误差宽度不超过20 nm 时，优化的Cu网格阵列在Vis-NIR 波段有较好的透射特性，可作为透明电极应用到光电器件。
材料 金属透明电极 有限时域差分方法 宽带透射 Cu网孔阵列 光学学报
2015, 35(10): 1016001
1 乐山师范学院 物理与电子工程学院, 四川 乐山 614000
2 四川大学 物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
在有机太阳能电池(OSC)中，活性层的光学吸收能力和电学传输能力之间存在着严重的不匹配，这是制约OSC效率提升的主要因素之一，而表面等离子体陷光技术是解决该矛盾的一种有效手段。将金属光栅结构植入OSC中作为电极，建立了基于等离子体金属光栅电极的OSC器件模型，采用时域有限差分法分析了光栅电极的等离子体增强效应对器件内部光场的影响。结果表明，金属等离子体光栅电极具有优秀的陷光能力和角度响应特性，对活性层的光吸收具有明显的增强作用。
光学器件 陷光结构 时域有限差分法 有机太阳能电池 表面等离子体 光学学报
2015, 35(s1): s116001
1 巢湖学院电子工程与电气自动化学院, 安徽 合肥 238000
2 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
基于光学天线原理，通过实验和数值计算研究了三角形银纳米颗粒膜对八羟基喹啉铝(Alq3)发光的猝灭。Alq3发光猝灭是由于光子能量与三角形银纳米颗粒的面内电四极子发生能量共振耦合。实验中，猝灭因子为0.25~0.5。三角形银纳米颗粒密度增加形成较多二聚体和三聚体等，使近场电场场强增加，激发效率增加，导致猝灭因子减小。数值模拟得到三角形银纳米颗粒对Alq3的平均猝灭因子为0.44，与实验结果基本一致。研究结果为基于三角形银纳米颗粒的分子传感、表面等离子体光学成像等应用提供了有价值的参考。
表面光学 发光猝灭 Purcell因子 量子效率 光学学报
2014, 34(11): 1116001
肖啸 1,2,3,4,*谢世伟 1,3,4张志友 1,3,4李淑红 1,3,4[ ... ]杜惊雷 1,3,4
1 四川大学物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
2 乐山师范学院物理与电子工程学院, 四川 乐山 614000
3 四川大学 高能量密度物理及技术教育部重点实验室, 四川 成都 610064
4 四川大学 中英联合材料研究所, 四川 成都 610064
有机太阳能电池吸光活性层的电学传输特性和光学吸收特性不匹配，是制约其能量转换效率提升的主要原因之一。采用陷光结构操纵入射光波，提升电池对光的约束和捕获能力以达到“电学薄”和“光学厚”的等效作用，是解决有机太阳能电池光电矛盾的有效手段。从光学和电学的双重视角考察了单结有机太阳能电池的运行机理，详细讨论了等离子体、光子晶体等各类结构的陷光原理与特点，展望了有机太阳能电池陷光结构的发展趋势，有助于拓展其设计思路和理解下一代太阳能电池的先进光学管理理念。
光学器件 陷光结构 有机太阳能电池 活性层 激子 激光与光电子学进展
2013, 50(5): 050006
四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
针对纳米光栅的加工需求，提出一种以柱形光栅耦合结构为基础的单模共振干涉光刻方法。该方法以柱形光栅耦合结构为掩模，结合光刻胶和基底层形成介质波导，入射光经过光栅衍射后以特定衍射级次(±1级)进入光刻胶形成干涉条纹，光刻胶作为波导层，可将入射光光强增强25～50倍，从而大大提高了光能利用率。采用441 nm的入射光，通过模拟计算，可以得到周期小于λ/3、凹槽宽度为42～88 nm（λ/10～λ/5）的纳米结构。
光栅 介质波导 单模共振干涉 光刻
1 乐山师范学院物理与电子工程学院, 四川 乐山 614004
2 四川大学物理科学与技术学院纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
利用表面等离子体激元（SPP）的局域能量增强效应可提高现有光学光刻的分辨率。背向曝光SPP干涉光刻技术可以大面积制备低成本的纳米周期性结构。理论分析了SPP在背向曝光系统中的共振透射特性，提出了背向曝光SPP干涉光刻系统核心元件银层超透镜的优化设计方法，并利用时域有限差分法和理论解析式模拟计算了背向曝光SPP干涉光场分布，通过优化设计银层超透镜厚度和共振角，实验获得了较好的周期性光刻线条。
表面光学 表面等离波子激元干涉光刻 背向曝光 银层超透镜 光学学报
2011, 31(12): 1222007
四川大学物理科学与技术学院纳光子技术研究所，四川 成都 610064
基于银板超透镜和多带相位二元光学衍射理论，提出一种超聚焦透镜结构。利用时域有限差分和标量衍射理论数值分析显示，这种超透镜在可见光范围，具有单一焦点，焦斑尺寸约0.36 λ，聚焦位置和焦深可达10 λ以上，在近场光学扫描显微镜和超分辨成像及光刻等系统中有潜在应用前景。
光学设计 表面等离子体激元 纳米聚焦 超分辨 长焦深
四川大学 物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
利用表面等离激元短波长和近场增强效应的特性, 用多束p偏振态相干光激发表面等离激元(SPPs), 并优化干涉光刻的曝光参数, 可获得高分辨率、高对比度周期性纳米结构。阐述了多束SPPs干涉法制备纳米光子晶体的原理, 并得到了干涉场强度分布随光束增加的关系。随着干涉SPPs数目的增加, 干涉场会复杂变化,对此进行了计算机模拟。模拟了三束SPPs和六束SPPs干涉的强度分布,并分析了调制技术干涉曝光结果。该方法适合光电子器件中大范围亚波长的周期性孔阵或点阵结构的制作以及纳米量级光子晶体的的制作, 并可以有效降低制作成本。
光子晶体 表面等离激元 多束SPPs干涉 纳米光子晶体
四川大学物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
相干并束是获得高功率激光束的一种有效方法, 特殊设计的二维正弦相位光栅是一种较好的并束元件。介绍了二维正弦相位光栅并束的设计方案, 计算表明, 在3×3和4×4分束时分束效率分别为81.1%和73.1%, 与常用的达曼光栅相比分别提高37%和26.9%。对正弦相位光栅的制作和误差分析表明, 并束效率存在极大值, 给光栅的制作带来较大的误差宽容度, 分束与并束在光栅表面的光场存在一定差别。如果仅用于并束, 并束效率还有提高的可能。
激光技术 相干并束 正弦相位光栅 误差分析
