Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Infrared Materials and Devices, Research Institute of Advanced Technologies, Ningbo University, Ningbo 315211, China
2 Key Laboratory of Photoelectric Detection Materials and Devices of Zhejiang Province, Ningbo 315211, China
3 Advanced Optics & Photonics Laboratory, Department of Engineering, School of Science and Technology, Nottingham Trent University, Nottingham NG11 8NS, UK
4 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou 310024, China
5 Ningbo Institute of Oceanography, Ningbo 315832, China
We demonstrate a high-Q perfect light absorber based on all-dielectric doubly-resonant metasurface. Leveraging bound states in the continuum (BICs) protected by different symmetries, we manage to independently manipulate the Q factors of the two degenerate quasi-BICs through dual-symmetry perturbations, achieving precise matching of the radiative and nonradiative Q factors for degenerate critical coupling. We achieve a narrowband light absorption with a >600 Q factor and a > 99% absorptance at λ0 = 1550 nm on an asymmetric germanium metasurface with a 0.2λ0 thickness. Our work provides a new strategy for engineering multiresonant metasurfaces for narrowband light absorption and nonlinear applications.
resonant metasurface perfect light absorption bound states in the continuum Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 023602
1 宁波大学高等技术研究院 红外材料与器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
3 浙江省海洋研究院，浙江 宁波 315211
4 吉林大学 集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
基于空分复用技术的多芯光纤通信核心指标之一是信道串扰，该问题的存在极大地影响着传输距离及信号质量，尤其是在宽带光纤放大系统中。本文重点讨论了弱耦合19芯光纤的串扰问题，同时提出了一种利于多组分碲酸盐玻璃挤压制备的沟槽辅助型19芯光纤，并采用耦合功率理论和有限元法对模型进行了相关性能的数值仿真，系统研究了沟槽尺寸、折射率分布及相关光纤参数对芯间串扰的影响。仿真结果表明，优化设计后的光纤在1 550 nm处拥有-156 dB/100 m的低串扰值，可以满足大容量光纤通信用宽带光放大器的应用需求。
低串扰 19芯光纤 沟槽辅助型 多组分碲酸盐玻璃 low crosstalk 19-core fiber trench assisted multicomponent tellurite glass
1 江苏师范大学物理与电子工程学院,江苏省先进激光材料与器件重点实验室,徐州 221116
2 杭州光学精密机械研究所，杭州 311421
3 宁波大学高等技术研究院，红外材料及器件实验室，宁波 315211
本研究尝试将As2Se3红外硫系透镜生产过程中产生的块体玻璃废料进行回收利用，首先将清洗后的块体玻璃废料球磨成粉体，然后采用粉体热压技术实现高光学质量As2Se3玻璃片的制备。研究了粉体粒度、热压参数对制备的As2Se3玻璃光学性能的影响，对比了粉体热压法和熔融淬冷法制备的As2Se3玻璃的性能，评估了通过粉体热压途径制备红外硫系玻璃的可行性。结果表明：随着球磨时间的延长，As2Se3玻璃粉体的平均颗粒尺寸逐渐减小，且颗粒尺寸的分布趋于更加均匀；使用平均颗粒尺寸为9.7 μm的粉体(球磨10 min)，在压力为40 MPa、热压温度为250 ℃、热压时间为10 min的条件下获得的热压玻璃的致密度达到99.8%，其折射率与熔融淬冷法制备的玻璃的折射率接近(在10 μm波长的折射率差仅为0.003)，在10 μm波长的透过率达61%(理论透过率为63.7%)。通过进一步提高玻璃粉体的纯度和尺寸均匀性，有望制备出与熔融淬冷法制备的玻璃性能相当的热压玻璃。
硫系玻璃 球磨 热压 红外透镜 热成像 红外技术 chalcogenide glass ball milling hot pressing infrared lens thermal imaging infrared technology
1 山东理工大学机械工程学院，山东 淄博 255000
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
3 宁波大学红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
硫系玻璃作为一种特殊的红外光学玻璃，在中红外波段光子器件领域应用中展现出巨大的优势。激光诱导周期性表面结构，其周期接近或小于入射激光波长，在红外微纳光学器件领域具有广阔的应用前景。首先，分别采用单点及激光直写两种加工方式系统地研究了飞秒激光在As2S3玻璃上诱导周期性结构随脉冲数量的演化过程。其次，对低脉冲数量及高脉冲数量下所形成的两种不同的周期性结构（低空间频率周期性结构及高空间频率周期性结构）的形成机制进行了系统地分析。最后，通过采用飞秒激光直写技术在As2S3玻璃表面制备出了大面积的周期性结构，并对该周期性结构的光学颜色特性进行了测试和探究。
飞秒激光 硫系玻璃 As2S3 周期性结构 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516019
1 宁波大学 高等技术研究院 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
利用传统熔融-淬冷工艺制备了65GeS2-15Ga2S3-(20-x)CsCl-xCsI(x=0, 5, 10, 15, 20)系列硫卤玻璃；通过测试该系列玻璃样品的密度、显微硬度、可见/近红外吸收光谱、红外透射光谱、喇曼谱、XRD衍射谱、玻璃转变温度等，对其进行了系统研究.结果表明：该系列玻璃具有较宽的成玻范围，在0.42～12 μm范围内具有良好的透过率;随着CsI含量（mol%）的增加，玻璃的密度逐渐增大；随着CsCl含量（mol%）的增加，光学带隙以及硬度逐渐增大；玻璃样品的玻璃转变温度随Cl－、I－的共掺比例发生明显变化, 当Cl－（mol%）：I－（mol%）=1时，玻璃转变温度最低.
硫卤玻璃 多光谱 共掺 光学带隙 红外透过 Chalcohalide glasses Multispectral Co-doped Optical band gap Infrared transmission 光子学报
2016, 45(10): 1016002
宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
基于热传导理论和实验相结合研究了连续CO2 激光辐照Ge20Sb15Se65 硫系玻璃作用下的损伤特性和机理。研究表明：Ge20Sb15Se65玻璃在高功率密度的CO2激光作用下，会出现陨石凹坑、微裂纹和空洞等损伤特征，其原因在于杂质吸收和多声子过程引起的热积累作用导致样品表面温度急剧升高，使得玻璃中熔点较低的Se元素组分气化蒸发，导致玻璃材料分解。当样品的光吸收系数为0.013 cm-1，厚度为3 mm 时，玻璃损伤阈值为74.3 kW/cm2，实验结果与数值分析基本相符。
材料 连续CO2激光 硫系玻璃 激光损伤 热传导
宁波大学 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
针对324×256非制冷探测器，设计了一个工作波段为8~12 μm，有效焦距为9 mm，F数为1.3，视场角为33.26°×26.28°的红外车载镜头。镜头采用了硫系玻璃材料Ge28Sb12Se60制备的两片镜片，结合常规红外材料锗以及硫化锌材料制备其他两片镜片，通过合理分配各个镜片的光焦度达到系统整体无热化设计的效果。利用硫系玻璃易于精密模压制备非球面的特点，仅在一片硫系玻璃镜片上设计了一处非球面。设计结果表明该系统在-40~60 ℃的温度范围内具有良好的消色差/热差性能，且调制传递函数(MTF)接近衍射极限。
车载镜头 红外系统 无热化设计 光学被动式 vehicle-mounted lens infrared system athermalized design optical passive
1 宁波大学 高等技术研究院 红外材料及器件实验室,浙江,宁波 315211
2 Laboratory of glasses and Ceramics,UMR 6226 CNRS-University of Rennes 1,Rennes Cedex 135042,France
采用传统的熔融-淬冷法制备了一系列的(Ge15Ga10Te75)100－x(Ag)x硫系玻璃样品.通过X射线衍射、差式扫描量热法、傅里叶红外光谱仪等测试了玻璃样品的热学及光学性能.结果表明该玻璃具有良好的非晶态特性和热稳定性,玻璃开始析晶温度和玻璃转变温度的差值都超过了100℃.随着Ag含量的增加,玻璃的吸收截止边产生了红移.通过提纯,Ge-Ga-Te-Ag玻璃在1.8~20 μm有着较宽且平坦的红外光学窗口.Ge-Ga-Te-Ag玻璃组分的优良性质使其在红外领域具有广阔的应用前景.
远红外 光学性质 热稳定性 硫系玻璃 红外光学窗口 Far infrared Optical properties Thermal stability Chalcogenide glass Infrared optical windows 光子学报
2015, 44(11): 1116001
宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
中红外相干光源在光谱学、遥感、生物和医疗以及**等诸多领域都有重要的应用前景和价值,而掺铒氟化物光纤(ZBLAN)激光器是实现2.7 μm中红外激光输出的有效途径之一。综述了2.7 μm掺Er∶ZBLAN 光纤激光器在连续激光输出、高功率脉冲激光输出、波长可调谐激光输出、以及调Q 和锁模激光输出等领域研究现况，并对其应用及发展前景进行了展望。
激光器 相干光源 ZBLAN 光纤 铒掺杂 激光与光电子学进展
2015, 52(9): 090004
宁波大学 信息科学与工程学院,高等技术研究院, 浙江 宁波 315211
提出一种新颖的单片集成双微环耦合的双波长半导体激光器结构.集成于激光腔内的2个微环谐振腔作为模式选择滤波器,通过游标效应选择谐振模式,同时还可作为等效的反射镜面以形成行波腔.这种无需解理的行波激光腔代替了需要解理面的法布里-珀罗驻波腔.理论仿真表明,跟驻波腔结构相比,行波腔双微环激光器结构简单,可获得约34 mA的较低的阈值电流和大于31 dB的边模抑制比.合理地控制有源区的增益峰值和谐振模式分布,该激光器能提供一致性和稳定性较好的双波长激光输出.
微环谐振腔 双波长半导体激光器 自由光谱区模式 microring resonators dual-wavelength semiconductor laser free spectral range modes 强激光与粒子束
2015, 27(8): 081008
