1 南京工业大学 数理科学学院， 江苏 南京 211816
2 浙江农林大学 光机电工程学院， 浙江 杭州 311300
随着信息化时代的高速发展，对微电子器件中光电材料的选择、新功能的开发提出了更高的要求。传统光电器件大多利用半导体材料在光照下电导率增加的正光电导性效应进行功能化设计。近年来，研究发现还存在另一种反常的光电导效应——负光电导（Negative photoconductivity，NPC），即在光照条件下电导率降低，由于其在光电探测、逻辑器件、神经形态器件、低功耗非易失性存储器方面的潜在应用而备受关注。NPC的产生机制一般包括载流子的俘获效应、表面分子的吸附-解吸、表面等离子体极化激元和局域表面等离子体共振、光辐射热效应等。本文详细讨论了不同光电器件中NPC产生的物理机制，分析了材料选择、器件结构设计、能带结构变化对不同异质结器件中NPC效应的影响，概括了光电器件中负光电导效应的实际应用，这为光电器件的性能优化和新型光电器件设计提供了重要参考，为未来异质结光电信息器件实现尺寸更小、光导增益更高、速率更快、功耗更低奠定了科学基础。
负光电导 应用 光电器件 negative photoconductivity application optoelectronic devices
中国电子科技集团公司 第三十四研究所，广西 桂林 541004
针对特殊应用领域对高可靠性、轻量化、输出功率大于100 mW、重频大于50 MHz的飞秒激光器的需求，设计了一种Figure-9腔锁模全保偏掺铒光纤飞秒激光器，通过在腔锁模振荡器中引入π/2相移偏置，降低了振荡器的自启动锁模阈值。实验结果表明：当泵浦功率为130 mW时，振荡器可获得平均功率为12 mW、重频为85.89 MHz、脉冲宽度为249 fs的稳定锁模脉冲序列输出；采用一级正色后向泵浦散掺铒增益光纤放大器进行放大后，最终可获得平均功率为113 mW、脉冲宽度为107 fs的飞秒脉冲序列输出。
保偏 Figure-9腔 激光器 锁模 非线性放大光纤环 polarization maintaining, Figure-9 cavity, laser,
Author Affiliations
Abstract
1 Shenzhen Key Laboratory of Ultraintense Laser and Advanced Material Technology, Center for Advanced Material Diagnostic Technology, and College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University, Shenzhen 518118, China
2 School of Physics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
With different interactions between material and femtosecond lasers, two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) waveguide couplers, whose separation distances are fabricated in z-cut lithium niobate crystal by femtosecond laser writing, are reported. Experimentally and numerically, it is shown from results that the guidance is only propagating along TM polarization due to the Type I modification and holds equal splitting ratios, which are the same as power splitters at 632.8 nm. The propagation losses of 2D and 3D waveguide couplers exhibit better transmission properties than those of the previously reported Type I Y-junction waveguide splitters.
femtosecond laser writing beam splitters lithium niobate Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 112201
1 山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100
2 南开大学电子信息与光学工程学院微尺度光学信息基础科学重点实验室，天津 300350
3 山东师范大学物理与电子科学学院山东省光场调控工程技术中心，山东省光学与光子器件重点实验室，山东 济南 250358
利用飞秒激光直写技术制备Tm∶YAP光波导并实现1.9 μm波导调Q锁模激光输出。结合具有金属特性的NbSe2薄膜作为可饱和吸收元件进行光学调制，波导激光输出的激光脉冲重复频率为7.8 GHz，最短脉宽为62 ps。这也是已报道的从Tm∶YAP波导中获得的最短激光脉宽。通过调整泵浦光的偏振，可以获得1855.87/1892.54 nm的双波长激光输出。结果表明，具有金属特性的NbSe2薄膜在调制中红外超快脉冲激光器方面具有较大的应用价值。此外，双波长输出的紧凑型Tm∶YAP波导脉冲激光器在多功能集成光子学研究方面具有较好的应用前景。
激光器 飞秒激光直写 波导激光 Tm∶YAP NbSe2 光学学报
2023, 43(16): 1623018
1 山东大学物理学院 晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
2 南开大学电子信息与光学工程学院 微尺度光学信息基础科学重点实验室, 天津 300350
作为三维超构材料的衍生物，具有亚波长厚度的人工超构表面结构能够在紧凑的平台上灵活操纵光与物质的相互作用，有利于多功能、超紧凑光子器件的研发，对于微纳光子学和集成光子学具有重要意义。铁电晶体铌酸锂凭借其跨越可见光至中红外波段的宽透明窗口以及较大的非线性光学、电光系数，被认为是最有前途的多功能集成光子平台之一。近年来，基于铌酸锂薄膜(lithium-niobate-on-insulator，LNOI)的集成光子学器件研究也得到了迅猛发展。本文总结了几种有潜力制备高质量铌酸锂超构表面的微纳加工技术，同时介绍了近年来铌酸锂超构表面结构的研究进展，并对其未来的研究方向进行了展望。
超构表面 铌酸锂 微纳加工 非线性光学 metasurface lithium-niobate micro-nanofabrication nonlinear optics
1 长安大学公路学院, 西安 710064
2 在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室, 南京 211112
沿海干湿交替环境下的氯离子传输方式和影响机理等问题是混凝土耐久性研究的主要内容, 描述混凝土内部氯离子传输行为的计算模型通常由偏微分方程组成, 求解方法较为复杂。为了简单而相对精确地分析氯离子的传输过程, 本文提出了计算修正Fick定律模型中对流区深度参数Δx的新途径, 通过综合考虑混凝土细观尺度组成、环境温度场变化、水分迁移和氯离子传输等因素, 建立起干湿交替区域氯离子传输的计算模型, 依据该模型可以较为准确地得到Δx的数值, 进而对不同服役环境中的氯离子传输展开分析, 根据计算结果给出考虑服役时间、日平均气温和干燥湿润时间比等参数的对流区深度Δx时变公式。这些公式提高了预测干湿交替环境中氯离子传输的修正Fick定律模型的适用性与准确性, 可为干湿交替环境中的混凝土结构耐久性设计提供了简单有效的计算方法。
混凝土 干湿交替环境 氯离子传输 修正Fick定律 对流区深度 环境温度场 concrete dry-wet alternate environment chloride ion transport the modified Fick’s law convection zone depth ambient temperature field
华南理工大学机械与汽车工程学院，广东 广州 510641
为了研究送粉式激光增材和铣削减材复合制造零件的表面质量及力学性能，以316L不锈钢粉末为原料，通过“增材-减材-增材-减材”交替循环的方式进行样件的制造，并对其表面粗糙度、显微硬度和力学性能进行分析测试。结果表明：送粉式激光增材和铣削减材复合制造样件的表面粗糙度随着铣削速度的增大而下降，随着每齿进给量的增加而增大；送粉式激光增材和铣削减材复合制造样件的表面粗糙度较传统工艺生产的基板试样更低，显微硬度较增材制造样件和锻造件更高，抗拉强度和屈服强度比增材制造样件分别提高了5%和60.5%，但断后伸长率却有所降低。送粉式激光增材和铣削减材复合制造技术能够制造出具有高表面质量和优良力学性能的零件，可直接应用于316L不锈钢轮胎模具等零件的制造。该技术充分融合了增材制造的高材料利用率、高自由度以及减材制造的高精度、高表面质量优势，可以获得结构复杂、形状精度和表面质量高的零件。
激光技术 激光定向能量沉积 铣削加工 复合制造 316L不锈钢 表面质量 力学性能 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0114009
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China
2 Shandong Provincial Engineering and Technical Center of Light Manipulations & Shandong Provincial Key Laboratory of Optics and Photonic Device, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
Lithium niobate () is a versatile crystalline material for various photonic applications. With the recent advances in -on-insulator (LNOI) thin film technology, has been regarded as one of the most promising platforms for multi-functional integrated photonics. In this work, we present the field enhancement due to collective resonances in arrayed nanoantennas. These resonances arise from the enhanced radiative coupling of localized Mie resonances in the individual nanoparticles and Rayleigh anomalies due to in-plane diffraction orders of the lattice. We describe the pronounced differences in field enhancement and field distributions for electric and magnetic dipoles, offering valuable information for the design and optimization of high-quality-factor optical metasurfaces based on .
integrated optics nanophotonics lithium niobate Mie theory Chinese Optics Letters
2021, 19(6): 060013
山东大学物理学院，晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100
近年来，激光调控优化贵金属纳米复合构型作为一种基于光子与物质相互作用的激发机制的新策略，既可以有效构建出表面洁净无污染的多功能化纳米材料，又能获得常规合成方式难以实现的亚稳相复合构型，因此在众多前沿应用领域具有显著优势。在简单的液相环境中，该策略主要通过聚焦高功率脉冲激光束烧蚀靶材产生高温高压的金属等离子体，后续金属等离子体在热力学非平衡状态下瞬间冷却并成核结晶，从而构建出多种新颖纳米复合构型。此外，该策略充分利用短波长激光束的高光子能量，还可以激发基底材料产生热电子作为独特的还原剂实现周围溶液中金属离子的还原，最终在前驱体负载生长出多形态的金属纳米构型。通过调控激光液相辐照参数，可以有效调控优化贵金属纳米复合构型表面原子的微观形态，使其具备优异的光激发性能，进而被广泛应用于表面增强拉曼散射、光催化、近红外强吸收等应用领域。从激光诱导调控优化金属基纳米复合材料出发，归纳了激光液相诱导策略的可控合成机理，并对激光调控优化贵金属复合构型的潜在应用及未来发展趋势进行了展望。
激光光学 等离子体 光化学 纳米材料 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0700001
