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Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers & Intelligent Control Systems, Ministry of Education and Shanxi Province, College of Physics & Optoelectronic Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Photonics Information Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
An optical scrambler using a whispering-gallery-mode (WGM) micro-bottle cavity to scramble a complex optical signal to generate an uncorrelated output is proposed. We experimentally demonstrated this micro-cavity scrambler by using chaotic laser light as the incident signal and studied the influence of the coupling state. Experiments achieved full scrambling with a low cross correlation of 0.028 between the output and the input. Results indicate that the scrambling effect originates from the interference among numerous WGMs in the bottle cavity. It is believed that the micro-bottle cavity with an efficient scrambling function can become a promising candidate for encryption.
scrambler encryption whispering gallery mode micro-bottle cavity secure communication Chinese Optics Letters
2023, 21(6): 060601
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
提出并数值研究了随机数字相位调制光注入半导体激光器中产生混沌的方案。模拟结果表明：随着调制速率或调制深度的增大，激光器可以从初始的注入锁定状态经历准周期路径进入混沌，其原因是相位变化激励了非阻尼弛豫振荡；随机数字相位调制光注入可产生有效带宽大于10 GHz的混沌激光。鉴于数字信号长距离传输的抗干扰能力，该方案为长距离混沌同步及密钥分发应用提供了新思路。
激光器 混沌 光注入 非线性动力学 光学学报
2022, 42(22): 2214001
1 三菱电机(中国) 有限公司研究开发部, 上海 200336
2 京都大学低温和物质科学研究中心, 日本 京都 606-8501
3 华东师范大学, 上海 200241
为理解和处理介观系统中电子自旋传输的基础理论问题, 对典型的三节点一维相互作用链模型的非平衡自旋传输特性进行了理论分析以及解析公式的推导。首先严密推导出半填充假设下模型的基态并计算了各节点的初始电荷。然后基于 Keldysh 非平衡格林函数理论, 阐述了其基本理论方法并推导了考虑电子间库仑相互作用及 Hartree-Fock 近似条件下模型的非平衡自旋传输特性(非平衡微分自旋电导、自旋传输电流和自旋电荷分布) 的主要解析公式。最后在典型参数条件下使用这些初始电荷和解析公式对相关模型的非平衡自旋传输特性进行了自洽计算, 并给出相应的物理解释, 验证了公式的正确性和有效性。
量子理论 一维相互作用链系统 非平衡自旋传输 Keldysh 理论 Hartree-Fock 近似 quantum theory one-dimensional interacting chain system nonequilibrium spin transport Keldysh formalism Hartree-Fock approximation
采用太赫兹时域光谱技术，对高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯三种塑料的粒径、混合物的类型和含量以及吸附性能进行了表征。特别是对聚氯乙烯-聚丙烯混合物在0.2～1.6 THz范围内随含量和频率变化的光学参数(折射率和吸收系数)进行了对比分析，对三种塑料与填料碳酸钙和高岭土共混物在0.2～1.4 THz范围内随含量和频率变化的光学参数进行了表征，并建立了相关曲线，为太赫兹范围内塑料光学性质的有效利用提供了参考。所提方法作为近红外光谱塑料检测方法的补充，为工业生产中填料含量的监控提供了技术手段。此外，通过太赫兹时域光谱技术，可以区分不同微塑料吸附常见海水污染物甲基橙的现象，对不同时间点下经聚氯乙烯吸附后的甲基橙进行比较，发现不同粒径的塑料呈现不同的散射吸收，且经不同粒径聚氯乙烯吸附后的甲基橙溶液有显著差异，这些现象对微塑料的环境污染分析具有重要意义。
光谱学 太赫兹光谱 吸收系数 微塑料 吸附 中国激光
2022, 49(13): 1311001
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
提出一种基于对称相移键控混沌同步的高速密钥安全分发方案：混沌驱动信号对称地经过两个非平衡马赫-曾德尔干涉仪驱动无外腔反馈的响应激光器，并通过随机键控马赫-曾德尔干涉仪中的相位调制器实现相移键控混沌同步。通信双方对相移键控混沌同步时序进行双阈值量化产生随机密钥，然后交换、对比键控参数并筛选出参数相同(即键控相位相同)时的随机密钥作为一致密钥，实现密钥分发。本方案中，混沌驱动信号经过非平衡马赫-曾德尔干涉仪产生了基于延时自干涉的非线性变换，降低了驱动信号与响应信号之间的相关性(～0.25)，提高了密钥分发的安全性。此外，利用共驱无外腔反馈响应激光器构成开环同步结构，缩短混沌同步恢复时间至～1.8 ns，提高了密钥分发速率。数值仿真结果表明，在误码率为3.8×10-3的条件下，可实现1.28 Gbit/s的高速密钥安全分发。
光通信 半导体激光器 混沌激光 混沌同步 密钥分发 保密通信
使用有限元方法（FEM）分析了椭圆柱形金属线在0.5 THz太赫兹波下的表面等离激元的特性。这种场与圆柱形金属线表面等离激元类似，具有低损耗、低色散的特性。研究结果表明，随着长轴与短轴比值的增加，椭圆柱形金属线的场逐渐分裂开并越来越向椭圆的两个尖端区域集中，损耗也一直在显著减小，故传播距离始终在增大。由于这些特性，椭圆形横截面金属线适用于太赫兹波导、聚焦以及成像等领域。
材料 表面光学 表面等离激元 太赫兹 激光与光电子学进展
2013, 50(7): 071601
主要介绍了晶体硅太阳电池光电转换效率的工艺优化，特别是对高发射结方阻方面，以及后道工序中如何使之适应高方阻工艺。在高方阻方面主要采用了深结高方阻，这主要是从工艺稳定性方面考虑。通过一系列工艺的优化及大量实验，获得了高达635 mV的开路电压，5.817 A的短路电流，均值18.67%的电池效率。
高方阻发射结 晶体硅电池 转换效率 high sheet resistance emitter crystalline silicon solar cell conversion efficiency
针对p偏振，研究形状双折射金属和常规介电材料界面的表面等离激元(SPP)。基于形状双折射金属介电常数的双轴各向异性和SPP的色散关系，分别在X方向和Y方向讨论SPP波长、传播距离以及在两种介质中的穿透深度等特征长度的变化规律。另外，分别讨论形状双折射金属的3个结构参数对SPP特征长度的影响，发现X方向的结构周期变化只影响Y方向的SPP特征长度，Y方向的结构周期变化只影响X方向的SPP特征长度，纳米孔半径的变化同时影响X方向和Y方向的SPP特征长度。
材料 表面等离激元 双轴各向异性 特征长度 激光与光电子学进展
2013, 50(1): 011601
上海超日太阳能科技股份有限公司, 上海 201406
金属电极与硅的接触电阻是影响太阳电池填充因子和短路电流进而影响光电转换效率的重要因素之一。首先对晶体硅太阳电池的烧结工艺进行了优化, 利用平台式烧结温度曲线代替陡坡式烧结温度曲线。然后, 采用 Core Scan方法测试工艺优化前后晶体硅太阳电池丝网印刷烧结银电极与硅之间的接触电阻 Rc, 并测试了工艺优化前后电池片的 IV特性。数据显示烧结工艺优化后可减小银电极与硅的接触电阻, 从而提高了太阳电池的光电转化效率。平台式烧结温度曲线更适用浅结高方阻的电池结构。
太阳电池 接触电阻 烧结曲线 光电转换效率 solar cell contact resistance sintering curve electro-optic conversion efficiency
上海超日太阳能科技股份有限公司, 上海 201406
介绍了在制绒前使用双氧水 +低浓度碱液 +超声的预清洗工艺的新方法。与常规的预清洗工艺相比, 新的预清洗工艺避免了生产过程中的漂篮现象, 改善了硅片表面的清洁质量, 降低了表面微粗糙度。通过扫描电子显微镜(SEM)观察, 使用双氧水预清洗后的制绒绒面金字塔尺寸小而均匀, 反射率也有所降低。新预清洗工艺制绒后的硅片增加了对入射光的吸收, 有利于提高电池短路电流, 对提升电池光电转换效率有重要意义。
双氧水 单晶硅片 制绒 hydrogen peroxide monocrystal silicon wafer texture
