华南理工大学物理与光电学院，广东 广州 510641
反手性拓扑光子态是具有抗背向散射及免疫缺陷特性的新型波导态，其在拓扑光子晶体的两个平行边界沿相同方向单向传输，在拓扑激光、集成光路、量子信息等领域展示出应用潜力。本文聚焦反手性拓扑光子态研究进展，从Dirac模型出发，推演经典Haldane模型、反手性Haldane模型以及异质Haldane模型，并展示不同拓扑态的传输行为。讨论手性边界态、反手性边界态以及单向体态在光子晶体中的实现，重点介绍基于反手性拓扑光子态的紧凑单向波导、拓扑环形腔、拓扑分束器等拓扑光学器件。最后针对反手性拓扑光子态研究面临的关键问题、未来发展趋势进行分析和展望。
反手性拓扑光子态 单向传输 拓扑光子晶体 拓扑器件 激光与光电子学进展
2024, 61(15): 1500001
1 福州大学晋江科教园区海洋工程研发中心,晋江 362200
2 福州大学生物科学与工程学院,福州 350108
3 福州大学天然产物与中药现代化研究所,福州 350108
以天然植物组织油茶粕为原料, 通过水提法制备绿色发泡剂, 并采用物理发泡方式制备泡沫混凝土, 研究混泡时间、水胶比和泡沫掺量对泡沫混凝土干密度、抗压强度及孔结构的影响。结果表明: 绿色发泡剂泡沫稳定性高, 可用于制备低密度泡沫混凝土, 是一种优质的新型绿色发泡剂; 当泡沫掺量为750 mL、混泡时间为180 s、水胶比为0.45时, 所制备的A05密度等级泡沫混凝土的吸水率为45%, 抗压强度为1.52 MPa, 并且绿色发泡剂制备的泡沫混凝土孔径分布均匀, 孔径小(最大气孔孔径dmax＜0.6 mm), 气孔形态完整。
油茶粕 绿色发泡剂 泡沫混凝土 物理发泡 微观孔结构 孔径分布 camellia meal green foaming agent foam concrete physical foaming microscopic pore structure pore size distribution
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场，搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理，使用转台式探测结构，通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪，确保测风的精度。实验结果表明，该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好，频率跟踪的范围为±50 MHz，可以大大减小频率漂移带来的风速误差。经过系统的稳定运行和长时间的观测，在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s。径向风速合成为水平风速后，随机误差在38 km处最大为10 m/s左右。该系统白天探测高度为25 km，夜晚探测高度为38 km。与探空数据对比，风速误差均小于10 m/s，其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占75.8%，探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致，误差范围在10°~20°之间，在15°范围内的数据量约占58.6%。将实测数据与探空数据进行统计分析，结果具有良好的一致性。该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑。
直接测风激光雷达 大气风场 法布里-珀罗干涉仪 瑞利散射 direct wind lidar atmosphere wind field Fabry-Perot interferometer Rayleigh scattering 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220412
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
2 State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China
We present a discovery of an unusual unidirectionally rotating windmill scattering of electromagnetic waves by a magnetized gyromagnetic cylinder via an analytical theory for rigorous solution to fields and charges and an understanding of the underlying mathematical and physical mechanisms. Mathematically, the generation of nonzero off-diagonal components can break the symmetry of forward and backward scattering coefficients, producing unidirectional windmill scattering. Physically, this windmill scattering originates from the nonreciprocal unidirectional rotation of polarized magnetic charges on the surface of a magnetized gyromagnetic cylinder, which drives the scattering field to radiate outward in the radial direction and unidirectionally emit in the tangential direction. Interestingly, the unidirectional electromagnetic windmill scattering is insensitive to the excitation direction. Moreover, we also discuss the size dependence of unidirectional windmill scattering by calculating the scattering spectra of the gyromagnetic cylinder. These results are helpful for exploring and understanding novel interactions between electromagnetic waves and gyromagnetic materials or structures and offer deep insights for comprehending topological photonic states in gyromagnetic systems from the aspect of fundamental classical electrodynamics and electromagnetics.
unidirectional electromagnetic windmill scattering magnetized gyromagnetic cylinder topological photonics Chinese Optics Letters
2022, 20(5): 053901
1 华南理工大学物理与光电学院, 广东 广州 510641
2 广东晶启激光科技有限公司, 广东 东莞 523808
拓扑光子态是具有单向传输特性的新型波导态,展示出抗背向散射、障碍物及缺陷免疫等独特而神奇的物理性质。拓扑光子态因其独特性在拓扑激光器、量子信息、混合集成光路、非线性光学等领域具有广泛的潜在应用。磁光光子晶体为实现拓扑光子态、探索拓扑光子态新物性提供了重要平台。本文聚焦磁光光子晶体中拓扑光子态的研究进展,首先回顾有序、无序晶格中的拓扑光子态,揭示拓扑光子态的微观物理图像。接着讨论时间和空间反演对称性双破缺体系中的拓扑光子态,简述反手性拓扑光子态的产生。然后介绍宽带拓扑光子态及拓扑慢光态研究,展示新颖的拓扑光学现象及器件设计。最后针对磁光光子晶体中拓扑光子态研究面临的关键问题、未来发展趋势进行分析和展望。
光学器件 磁光光子晶体 拓扑光子态 微观物理图像 器件设计
