强激光与粒子束
2022, 34(9): 095009
1 南京大学 现代工程与应用科学学院、光热调控研究中心,南京 210093
2 浙江工商大学 信息与电子工程学院(萨塞克斯人工智能学院),杭州 310018
金属表面等离激元是光与金属表面自由电子集体振荡耦合形成的一种表面电磁模式,具有突破衍射极限的光传输能力和纳米尺度的电磁能量局域效应。然而,亚波长、高局域的金属表面等离激元也同时呈现出能量损耗较高的特性,这使得等离激元光子器件的实用化仍然面临严峻挑战。碱金属作为等离激元领域的新材料,具有众多优异的性质,使之成为突破贵金属(金和银)光频损耗极限可能的材料体系之一。总结了金属表面等离激元的基本光学性质及其研究进展,在当前等离激元损耗研究的基础上,重点归纳了碱金属等离激元损耗的理论分析方法,并分析了碱金属等离激元的实验进展与当前需要解决的问题,为碱金属等离激元学的进一步发展提供了思路。
碱金属 等离激元 损耗 纳米激光器 旋涂法 Alkali metals Plasmons Loss Nanolaser Spin coating procedure
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
2 Department of Electrical Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802, USA
Large area and uniform monolayer is of great importance for optoelectronic devices but is commonly suffering from rather weak photoluminescence. Here, by engineering the concentration profiles of gaseous chemicals through extra trace amounts of water, we demonstrate the uniform dendrite-type growth of monolayer unraveled by spatially resolved fluorescence spectroscopy, which exhibits macroscopic monolayer flakes (up to centimeter scale) with photoluminescence intensity of orders of magnitude higher than conventional chemical vapor deposition monolayer . Both spectroscopic evidence and theoretical models reveal that the fast-fractal dendrite growth can be ascribed to the extra introduced water sources that generate sufficient aqueous gas around the S-poor regions nearby the central-axis zone, leading to highly efficient Mo sources transport, accelerated S atom corrosion nearby grain edges, and/or defect sites, as well as enhanced photoemission intensity. Our results may provide new insight for high throughput fabrication of monolayers with high yield photoluminescence efficiency.
spectroscopy monolayers MoS2 photoluminescence enhancement dendrite chemical vapor deposition Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 011602
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
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院, 湖北 武汉 430071
报道一种自主设计研制的面向Rb原子精密测量应用的780 nm高功率激光源样机。该样机采用线偏振、窄线宽且频率可宽带调谐的单个1560 nm光纤激光器作为种子源,通过有效提升光纤放大器的输出功率,经PPLN倍频产生的780 nm激光功率高达2.25 W。采用边带锁定的饱和吸收稳频技术,高功率780 nm激光中心频率可长期稳定在±150 kHz以内,且可精确调谐1.2 GHz,线偏振度高达23 dB。该样机操作方便、可搬运,非常适合于Rb原子的精密测量应用。
激光器 光纤激光器 超冷铷原子 边带锁定 频率调谐
1 国防科技大学智能科学学院, 湖南 长沙 410073
2 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室, 湖南 长沙 410073
3 长沙学院机电工程学院, 湖南 长沙 410022
4 空军工程大学航空机务士官学校, 河南 信阳 464000
单晶硅反射镜是高能激光系统中的重要元件,其加工质量直接影响着高能激光系统的整体性能指标。针对单晶硅反射镜加工过程中产生的各类缺陷问题,本研究团队提出了采用超精密切削、浸没式抛光、磁流变抛光、离子束抛光等超精密加工方法来提升单晶硅元件的加工质量,并开展了相关研究。本文主要综述了本团队近几年在单晶硅制造技术领域取得的研究进展,包括单晶硅纳米精度表面控形制造技术、单晶硅纳米精度本征表面控性生成方法、纳米精度控形控性组合工艺等一系列关键技术。通过探讨高能激光单晶硅元件制造的现状与关键技术,为实现单晶硅元件纳米精度控形控性制造提供技术支撑。
光学制造 高能激光系统 单晶硅元件 浸没式光顺抛光 离子束抛光
1 中国电子科技集团公司 第十二研究所, 北京 100015
2 中国工程物理研究院 核物理与化学所, 四川 绵阳 621900
X光管是X射线源的关键部件,为了研制出便携式X射线标定源,研制了一种透射式X光管。该X光管是一个密封的电子束真空二极管,其阴极为竖直的梳齿状结构,电子更容易发射;靶窗为100 μm厚的钛片;内部为真空腔,使用95陶瓷作为真空界面绝缘体,采用金属-陶瓷封接工艺,真空度达到5×10?5 Pa。实验结果表明,所研制的X光管在距靶窗20 cm处剂量约为20 mR,此时X射线的脉冲宽度约为5 ns。
X光管 透射式 阴极 靶窗 X-ray tube transmission target cathode target 强激光与粒子束
2020, 32(2): 025019
1 华侨大学 工学院, 福建 泉州 362021
2 华侨大学 工业智能化技术与系统福建省高校工程研究中心, 福建 泉州 362021
3 华侨大学 信息科学与工程学院, 福建 厦门 361021
采用外差式差分相移键控(Differential phase-shift keying, DPSK)调制的水下无线光通信(Underwater wireless optical communication, UWOC)系统经过Gamma Gamma强海洋湍流信道传输, 当接收端与发送端之间存在瞄准误差并采用孔径接收方式时, 分析了湍流效应和瞄准误差对接收光强的抖动影响, 推导了UWOC系统的平均误码率(Bit error rate, BER)和中断概率(Outage probability, OP)的解析表达式。数值模拟研究了不同的瞄准误差、束宽、接收孔径和海洋湍流参数对平均BER和OP性能的影响。结果表明, 在相同的束宽和信道环境下, 瞄准误差越大, 系统性能越差; 光束束宽与孔径半径之比越大, 接收孔径直径越大, 系统性能越好; 另外, 选择较小的温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值?棕和均方温度耗散率?字T, 以及较大的湍流动能耗散率?着和动力粘度u的海洋湍流环境也有利于获得较好的系统性能。
水下无线光通信 强海洋湍流 瞄准误差 误码率 中断概率 underwater wireless optical communication strong oceanic turbulence pointing error bit error rate outage probability 红外与激光工程
2020, 49(2): 0203013
南京大学现代工程与应用科学学院智能光传感与调控教育部重点实验室, 江苏 南京 210093
光与金属微纳结构表面自由电子振荡的耦合形成表面等离激元共振,表现出亚波长尺度的光场局域能力,可有效增强光与物质的相互作用。对等离激元光热效应研究的发展历程进行回顾,总结了几种典型的等离激元辅助的光热转换机理和调控方式。其后,重点介绍等离激元光热效应在太阳能蒸气产生中的调控和应用,一方面从体块加热到界面加热研究热利用率的提高,另一方面从单一频率吸收到宽光谱吸收研究光吸收效率的提高。最后对等离激元光热效应面临的挑战和机遇进行展望。
表面光学 表面等离激元 光吸收 光热效应 太阳能蒸气产生 激光与光电子学进展
2019, 56(20): 202405
1 中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院冷原子物理中心, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院大学, 北京 100049
研发了一种多频时分复用锥形激光放大控制系统。通过控制种子激光的输出频率和工作时序, 此系统可以实现高隔离度单频、比例可调双频、复合多频调制三种不同模式的激光放大。实验研究了 该控制系统的光学特性,结果表明输出线偏振激光束间的消光比达30 dB, 不同工作模式的切换时间为100 ns。 该系统可提高激光器的利用效率,适用于原子干涉精密测量物理及原子干涉仪应用技术等对激光 输出功率、集成度要求较高的领域。
激光技术 时分复用 锥形激光放大器 原子干涉仪 laser techniques time-division-multiplexing tapered laser amplifier atom interferometer
中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
高能量亚纳秒脉冲X射线可用于精确定标辐射探测系统的时间响应特性和探测灵敏度, 对于脉冲辐射场诊断技术研究具有重要意义。研制了一种小型化、可移动的亚纳秒脉冲X射线源, 装置占地区域尺寸为1.2 m×40 cm, 重142 kg。设计了双锥形绕组同轴结构变压器, 采用新颖的三谐振变压技术, 将纳秒脉冲形成线充电至520 kV, 通过油介质自击穿开关放电, 输出370 kV, 3.8 ns的高压脉冲。设计了多级过匹配传输线提升输出电压, 并利用油介质peaking-chopping开关进行脉冲压缩, 产生了峰值520 kV、半高宽0.5 ns、功率1.8 GW的高压脉冲。基于Child-Langmuir定理, 设计了刀刃阴极X光管, 在520 kV电压下的运行阻抗为150 Ω, 管前20 cm处的X射线峰值能量注量率约为1×1016 MeV·cm-2·s-1, 累积照射量为4.1 mR。
亚纳秒高压脉冲 脉冲X光机 三谐振变压器 peaking-chopping开关 X射线管 sub-nanosecond high-voltage pulse pulsed X-ray generator triple resonance transformer peaking-chopping X-ray tube 强激光与粒子束
2018, 30(2): 025004