1 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
2 山西大同大学物理与电子科学学院微结构电磁功能材料山西省重点实验室，山西 大同 037009
近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周期性二聚化以及准周期性Harper光子拓扑链中光子与人工带隙材料的相互作用，揭示了非厄密物理、宇称-时间对称转变和拓扑相变对能带和带隙的作用规律，以及光场本征态的调控和传输机制。围绕实际的共振耦合技术，介绍了非厄密拓扑物理启发下的具有拓扑保护特性的高性能近场无线传能和传感方案，并对非厄密拓扑物理对于无线传能和传感的发展将起到的作用进行了展望。
光学器件 非厄密物理 光拓扑结构 拓扑相变 无线传能 无线传感 光学学报
2023, 43(16): 1623011
1 铁道警察学院 刑事科学技术系，河南 郑州 450053
2 山西大同大学 微结构电磁功能材料山西省重点实验室，山西 大同 037009
3 同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092
对于传统的Fabry-Perot腔激光器，光子在增益介质中沿任意方向传播。在腔内，只有沿着腔的轴线来回震荡的光子，达到一定的阈值后可以产生激射效应。然而，对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去，从而使得激射效率较低。为了解决上述激光器所面临的缺陷，利用等效折射率为负1的负折射材料和零折射率材料组成一个双层结构作为Fabry-Pérot腔壁。对于此腔，以不同路径入射于腔壁的光子，都可以重新汇聚到原子所在的位置。经过多次正反馈，最终以垂直于腔壁的方向辐射出去，避免了光子在偏离激射方向上的耗散。此外，该腔的聚焦效应与准直效应与原子位置无关。随后，通过二维光子晶体分别实现了由0与-1等效折射率光子晶体组成的反射壁，当在腔中引入增益材料时，可以观察到明显的激射行为。与单个零折射率材料构成的腔相比，该腔的阈值更低，发射强度更大，从而提高了激射的效率。
多路径正反馈机制 激射效应 零折射率超材料 multipath positive feedback lasing effect zero-index metamaterials
1 贵州大学化学与化工学院, 贵阳 550025
2 贵州宇昆湿拌砂浆环保建材有限公司, 贵阳 550081
选取四种不同粒径磷石膏, 分别与机制砂、水泥及外加剂混合制备了湿拌砂浆, 考察了磷石膏粒径对砂浆工作性及力学性能的影响, 并通过XRD、TG-DSC、MIP以及SEM测试探究了磷石膏粒径对湿拌砂浆水化产物及微观结构的影响机理。结果表明, 随着磷石膏粒径增大, 湿拌砂浆工作性及力学性能呈先增大后减小的趋势, 当掺入30%(质量分数)粒径为53~106 μm的磷石膏时, 湿拌砂浆稠度损失19%, 保水率为90%, 28 d抗压强度为10.7 MPa, 14 d拉伸黏结强度为0.25 MPa, 可满足抗压强度大于10 MPa的技术指标要求。随着磷石膏粒径增大, 磷石膏中的共晶磷含量减少, 水泥水化过程受抑制程度减弱, 砂浆中水化硅酸钙(C-S-H)生成量增多, 且在远离CaSO4·2H2O颗粒的区域有大量C-S-H出现。然而, 砂浆硬化体的孔体积却呈先减小后增大的趋势, 当掺入30%(质量分数)粒径为53~106 μm的磷石膏时, 砂浆的孔体积最小, 仅为0.130 9 mL/g。磷石膏粒径范围适宜控制在53~106 μm, 此时湿拌砂浆具有良好的工作性及力学性能。
磷石膏 粒径 工作性 力学性能 微观结构 物相组成 phosphogypsum particle size workability mechanical property microstructure phase composition
强激光与粒子束
2021, 33(3): 033001
1 同济大学物理科学与工程学院, 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
2 广东技术师范大学光电工程学院, 广东 广州 510665
作为一类具有代表性的光学共振模式,光学束缚态已被用于大幅增大古斯-汉欣位移。然而,在大多数的研究工作中,人们利用的是透射型的束缚态来增大古斯-汉欣位移。因此,古斯-汉欣位移的峰值位于透射谱的极大值(即反射谱的极小值)处,对应的反射率很低,这不利于实验测量与实际应用。本综述阐述了本课题组在近年来利用两种奇异的光学束缚态增大古斯-汉欣位移的研究情况。第一种光学束缚态为四部分光栅-波导复合结构中的连续谱准束缚态。古斯-汉欣位移的峰值位于反射谱的极大值处,反射率高达100%。第二种束缚态为光子晶体异质结中的界面态。界面态的反射率可由光子晶体的虚相位的失配程度进行灵活调节。古斯-汉欣位移的峰值虽位于反射谱的极小值处,但反射率仍可达到97.6%。这两种奇异的光学束缚态在大幅增大古斯-汉欣位移的同时,保持了较高的反射率,这克服了传统增大古斯-汉欣位移的方法的低反射缺点。由于这两种奇异的光学束缚态具有较高的反射率,古斯-汉欣位移将更容易在实验上被测量到,因此后续有望将其应用在各类高性能传感器、光开关、光存储器件、波分(解)复用器件和偏振分光器件的设计中。
物理光学 古斯-汉欣位移 光学束缚态 连续谱束缚态 光学界面态
1 南京理工大学 智能弹药技术国防重点实验室, 南京 210094
2 空军装备研究院, 北京 100085
高功率电磁脉冲干扰甚至损毁无人飞行器是应对小型无人飞行器威胁的一种非常有效的办法，高功率电磁脉冲对无人机系统进行干扰和毁伤主要通过前门耦合和后门耦合的方式。完成了高功率电磁脉冲对无人飞行器的毁伤破坏实验，完成了无人机在电磁脉冲源毁伤作用下的目标易损性分析，根据毁伤效果将高频电磁脉冲对无人飞行器毁伤等级分为三级，即干扰级、毁伤级、失效级。分析了电磁脉冲作用的主要目标元件，结果表明，无人飞行器最有可能受干扰的部分为接收机和电子调速器。在相关研究和实际应用时，应着重研究电磁脉冲对无人飞行器的接收机和电子调速器的毁伤破坏，根据接收机和电子调速器内部的电路结构来确定毁伤最佳频率。
高功率电磁脉冲 无人飞行器 电磁耦合 目标易损性 high power electromagnetic pulse unmanned aerial vehicles electromagnetic coupling target vulnerability 强激光与粒子束
2017, 29(11): 113202
利用数值模拟方法，采用桶中功率为86.5%定义的环围功率束宽作为光束扩展的评价参数，研究了环状光束在大气湍流中沿斜程路径传输的光束扩展。研究结果表明，自由空间中遮拦比越大，远场光强旁瓣越明显。大气湍流造成光强旁瓣消失，且远场光强分布并不是高斯分布。光束扩展随着遮拦比和天顶角的增大而增大，大气湍流对光束扩展的影响也随天顶角的增大而增大。当遮拦比较大或较小时，湍流对光束扩展影响随遮拦比的增大而减小；当遮拦比中等大小时，湍流对光束扩展的影响几乎不随遮拦比而变化。与已有研究结果比较发现，按照桶中功率不同百分比定义的环状光束环围功率束宽受大气湍流影响规律是不同的，研究结果对实际应用具有意义。
大气光学 环围功率束宽 环状光束 光束扩展 斜程大气湍流 中国激光
2015, 42(11): 1113003
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 School of Physics and Information Engineering, Jianghan University, Wuhan 430056, China
The temporal evolution of Nd:YAG laser-produced Sn plasma in atmospheric pressures from 5 to 104 Pa is investigated. The results show that the extreme ultraviolet radiation exists only at the beginning of the expansion process for 20 ns. The maximum temperature of 18.7 eV and density of 9.6×1017 cm 3 are measured at 73 ns. The effects of air pressure and laser energy on the process of plasma expansion are investigated. The results indicate that the air pressure has an inhibitory effect on kinetic energy, while the electron density and temperature increase with air pressure.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S21413
