1 天津大学精密仪器与光电子工程学院太赫兹研究中心, 天津 300072
2 俄克拉荷马州立大学电气与计算机工程学院,俄克拉荷马 静水城 74078, 美国
发展高性能的光电导天线是推动太赫兹科学及其相关技术不断进步的重要手段。系统地介绍了基于金属和介质超材料的高效光电导天线的研究工作,梳理了此类天线的发展历程并展望了其应用前景。关于超材料天线的研究主要是基于两类方法展开的,第一类是利用纳米级金属/介质超材料操控飞秒泵浦激光与光电导天线衬底间的相互作用,第二类方法则是在原有天线结构的基础上设计微米级金属/介质超材料对太赫兹波进行直接操控。这些基于超材料的新方法极大地促进了光电导天线的发展及其在交叉领域的应用。
太赫兹技术 超快光学 光电导天线 超材料 局域场增强 太赫兹辐射 太赫兹探测 中国激光
2021, 48(19): 1914004
Author Affiliations
Abstract
1 Center for Terahertz Waves and College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Key Laboratory of Opto-electronics Information and Technical Science, Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 School of Electrical and Computer Engineering, Oklahoma State University, Stillwater, Oklahoma 74078, USA
Surface waves (SWs) are a special form of electromagnetic waves that travel along the boundary between a metal and a dielectric. The special optical properties of SWs render them very attractive in applications, such as subdiffractional lithography, novel biochemical sensors, and ultrafast integrated circuitries. Herein, we present a review of our recent progress in excitation and manipulation of terahertz SWs due to interference or coupling between a pair of slit resonators in metasurfaces, showing the ability to devise ultrathin and compact plasmonic components.
240.6680 Surface plasmons 160.3918 Metamaterials Chinese Optics Letters
2018, 16(5): 050002
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室 太赫兹波研究中心, 天津 300072
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海201800
利用太赫兹时域光谱系统, 在0.5～9.5 THz范围内对氧化镁单晶基片的介电特性进行了研究, 并获得折射率、吸收系数以及复介电函数信息。实验数据表明, 在低频(< 2 THz)范围内, 氧化镁单晶透过性较好, 折射率在3.12～3.15之间。折射率和吸收系数均随频率增加而增大, 且在3.16 THz和8.11 THz两处存在明显的吸收峰。通过经典的赝简谐振动理论很好地拟合了实验结果, 分析了晶体中的横向光学声子振动模式, 为氧化镁单晶在宽带太赫兹波段的应用提供了有益参考。
氧化镁 太赫兹 复介电函数 光学声子振动 MgO terahertz complex dielectric function optical phonon resonance 红外与激光工程
2017, 46(8): 0825001
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室 天津大学太赫兹波研究中心, 天津 300072
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
设计了基于介质高阻硅的超材料用于对太赫兹波的透射振幅和相位进行控制。这里组成超材料的基本结构单元为亚波长柱状硅, 相比于基于金属的超材料, 其损耗小, 效率也更高。太赫兹入射到不同尺寸和旋向的柱状硅时, 所透射的太赫兹波的振幅和相位也不同。通过设计不同空间位置处的柱状硅尺寸和旋向, 就可以实现任意的振幅和相位分布, 从而对透射波波前进行完全的控制。实验中, 利用这种硅质微结构设计了三种不同的奇异光栅, 其衍射级次和数目可任意控制。这种基于介质超材料的方法, 设计简单, 加工方便, 在制作太赫兹波段低损耗的功能器件方面有着广泛的应用前景。
振幅和相位控制 介质超材料 太赫兹 奇异光栅 amplitude and phase control dielectric metamaterials terahertz meta-grating 红外与激光工程
2016, 45(4): 0425004
中国激光
2013, 40(9): 09060001
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津300072
报道了一种长腔掺镱锁模光纤激光器。除用以实现自启动锁模的非线性偏振旋转（NPR）元件外，激光器为全单模光纤结构，且腔内无色散补偿元件，工作在全正色散域，仅仅通过引入窄带滤波器参与脉冲整形过程输出耗散孤子。实验中通过延长单模光纤长度实现了两个长腔条件，分别得到了6.66 MHz重复频率，12 nJ单脉冲能量和5.05 MHz重复频率，20 nJ单脉冲能量的稳定锁模脉冲，噪声抑制比均为75 dB。与以往的全正色散锁模光纤激光器相比，重复频率低，单脉冲能量高，稳定性好，适用于构建简化的光纤啁啾脉冲放大（CPA）系统。
激光器 全正色散锁模光纤激光器 长腔 单脉冲能量 重复频率
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
设计了一种采用半导体可饱和吸收镜(SESAM)实现被动锁模的激光器,该激光器中只有单根的全固型掺镱光子带隙光纤(AS-Yb-PBGF)。在1 μm波段,该光纤具有负的群速度色散(GVD),因此腔内激光增益和负的GVD同时由该光纤提供。激光腔内非线性效应与仅由AS-Yb-PBGF提供的负GVD平衡作用可使激光器实现孤子运转。用分步傅里叶方法数值模拟了其孤子运转的动力学过程,该系统中初始的噪声信号经过数百次循环就可以得到稳定的孤子运转。输出脉冲能量为135 pJ,脉冲宽度为125 fs,时间带宽乘积为0.33,接近傅里叶变换极限的脉冲,脉冲重复频率可达500 MHz。系统地研究了整个激光器中孤子脉冲演变的动力学过程。
激光技术 孤子光纤激光器 全固型光子带隙光纤 半导体可饱和吸收镜 分步傅里叶方法
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
采用全固型掺镱光子带隙光纤(AS-Yb-PBGF)作增益介质并提供反常群速色散(GVD),设计了一种被动锁模全光纤环形孤子激光器。没有使用任何块状色散补偿元件,因此,该激光器腔型结构简单、紧凑、环境稳定性高,更容易实现全光纤结构。脉冲在激光腔内的传输用广义非线性薛定谔方程描述,并采用分步傅里叶方法数值模拟了该激光器的单孤子运转的动力学过程。计算时,将AS-Yb-PBGF的长度选取为0.4 m,改变激光腔内单模光纤(SMF)的长度,得出了最佳运转参数：当AS-Yb-PBGF固定为0.4 m时,选择单模光纤等于0.4 m,就可以实现脉冲宽度为244 fs,脉冲能量为14 pJ和时间带宽乘积为0.32,即接近傅里叶变换极限的单孤子运转。
激光器 孤子光纤激光器 分步傅里叶方法 全固型光子带隙光纤
哈尔滨工程大学,理学院,物理系,哈尔滨,150001
线性双折射是光学(含光纤)电流传感头的重要光学参量之一,会明显影响光学电流传感器的性能,因此测量光学传感头内线性双折射的大小对于提高光学电流传感器的性能有重要意义.本文报道了一种测量光学玻璃电流传感头线性双折射的新方法,以琼斯矩阵为数学工具给出了对该方法的理论分析及测量不确定度分析,并用实验方法给出了应用实例.此方法的主要优点是弥补了以前报道过的两种测量方法暴露出的无法唯一地确定光学玻璃电流传感头线性双折射的大小,或虽然能测定双折射大小,但测量不确定度较大的不足.实验结果表明:本方法可明显地提高测量准确度.
线性双折射 琼斯矩阵 光学电流传感器
