1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 山西大学光电研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
基于铯原子6S1/2-6P3/2-6D5/2（852 nm+917 nm）阶梯型能级结构，以波长为852 nm圆偏振光作为泵浦光，将原子由基态6S1/2布居到中间激发态6P3/2，并将原子介质极化。波长为917 nm线偏振光作为信号光通过极化的原子介质后，其偏振面发生了旋转，从而实现了工作波长为917 nm非线性光学滤波器。实验上详细测量、分析了泵浦光功率、原子气室温度，以及泵浦光与信号光同、反向实验构型对该非线性光学滤波器性能的影响，在优化的实验参数下，该滤波器的峰值透射率可达20%，等效噪声带宽<60 MHz。超窄带宽的光学滤波器在原子钟、自由空间光通信、激光遥感系统等领域具有潜在的应用价值。
滤光器 非线性光学效应 激发态 遥感
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学复杂环境智能感测技术工业和信息化部重点实验室，北京 100081
超快二维电子光谱技术在过去二十余年间得到了迅速的发展，并在研究光合作用、光伏材料与低维材料等的激发态布居动力学与相干动力学过程中发挥了重要作用。本综述将首先介绍二维电子光谱在拓展探测窗口与维度方面的技术发展。然后，讨论领域内现存的挑战与未来发展方向：在技术层面，如何降低二维电子光谱的技术门槛以及发展多光谱数据分析程序，是拓展二维电子光谱应用的重要瓶颈问题；在基础研究层面，如何发展新型的二维电子光谱技术，去更好地探测与解析相干调控动力学与极化基元动力学过程，是该领域的另一个关键难题。
超快光谱 激发态动力学 二维电子光谱 非线性光学 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0130002
Author Affiliations
Abstract
1 Macao Institute of Materials Science and Engineering, Macau University of Science and Technology, Taipa, Macau SAR 999078, China
2 Institute of Functional Nano & Soft Materials, Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials & Devices, Joint International Research Laboratory of Carbon-Based Functional Materials and Devices, Soochow University, Suzhou 215123, China
3 Jiangsu Engineering Laboratory of Novel Functional Polymeric Materials, Jiangsu Key Laboratory of Advanced Negative Carbon Technologies, College of Chemistry, Chemical Engineering and Materials Science, Soochow University, Suzhou 215123, China
Organic lasers that emit light in the deep-red and near-infrared (NIR) region are of essential importance in laser communication, night vision, bioimaging, and information-secured displays but are still challenging because of the lack of proper gain materials. Herein, a new molecular design strategy that operates by merging two excited-state intramolecular proton transfer-active molecules into one excited-state double proton transfer (ESDPT)-active molecule was demonstrated. Based on this new strategy, three new materials were designed and synthesized with two groups of intramolecular resonance-assisted hydrogen bonds, in which the ESDPT process was proven to proceed smoothly based on theoretical calculations and experimental results of steady-state and transient spectra. Benefiting from the effective six-level system constructed by the ESDPT process, all newly designed materials showed low threshold laser emissions at approximately 720 nm when doped in PS microspheres, which in turn proved the existence of the second proton transfer process. More importantly, our well-developed NIR organic lasers showed high laser stability, which can maintain high laser intensity after 12000 pulse lasing, which is essential in practical applications. This work provides a simple and effective method for the development of NIR organic gain materials and demonstrates the ESDPT mechanism for NIR lasing.
excited-state intramolecular proton transfer organic laser near-infrared emission molecular design Opto-Electronic Advances
2023, 6(7): 230007
1 中国科学院福建物质结构研究所 中国科学院功能纳米结构设计与组装重点实验室，福建省纳米材料重点实验室，福建 福州 350108
2 福州大学材料科学与工程学院 先进材料技术重点实验室，福建 福州 350108
3 中国福建光电信息科学与技术创新实验室（闽都创新实验室），福建 福州 350108
全无机零维金属卤化物因其独特的光学性能和可溶液法加工的特点，有望成为替代铅卤钙钛矿的新一代发光材料，在固态照明和光电探测等领域发挥重要作用。本文报道了一种Cd2+掺杂的Cs2ZnCl4新型黄光荧光粉。该材料在270 nm紫外光激发下，呈现565 nm的宽带、长寿命（11.4 ms）发光，荧光量子产率达到46.0%。通过变温高分辨光谱测试分析，证明了其发光来源于Cd2+的3E→1A1禁戒跃迁，并且在低温下（<170 K）还观测到局域态激子的发光及其到Cd2+的高效能量传递过程。此外，该材料还展现出优异的抗热猝灭性能，150 ℃温度下的发光强度依然保持室温时的90.0%。本工作为Cd2+掺杂金属卤化物的激发态动力学提供了新发现，也为新型高效零维金属卤化物发光材料的设计开发提供了新思路。
金属卤化物 Cs2ZnCl4 镉掺杂 光致发光 激发态动力学 metal halide Cs2ZnCl4 cadmium doping photoluminescence excited-state dynamics
1 中国科学院上海硅酸盐研究所 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，上海 201899
2 暨南大学理工学院 光电工程系，广东 广州 510632
3 同济大学 物理科学与工程学院，上海 200092
可见波段激光因其在激光显示、光通讯、生物医疗、工业加工等领域的特殊应用而备受关注。近年来，Pr3+掺杂晶体作为一类重要的可见波段激光增益介质，已经在蓝光、绿光、橙光、红光波段实现了良好的激光输出，并已在氟化物中实现瓦级连续（CW）激光输出。本文系统总结了掺Pr3+氟化物和氧化物激光晶体在可见波段的光谱特性和激光输出现状，深入分析了激发态吸收、多声子弛豫、交叉弛豫过程对Pr3+可见激光输出的影响及其机制，旨在为新型可见光激光增益介质材料的筛选提供建议和指导。最后，总结了目前掺Pr3+可见激光晶体材料中仍存在的问题，并对后续的研究方向进行了展望。
可见光激光晶体 Pr3+掺杂 激发态吸收 交叉弛豫 多声子弛豫 visible region laser crystal Pr3+ doped excited state absorption cross relaxation multi-phonon relaxation
1 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院, 北京 100124
2 北京市激光应用技术工程技术研究中心, 北京 100124
3 激光先进制造北京市高等学校工程研究中心, 北京 100124
4 跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室, 北京 100124
报道了室温下级联中红外Er∶YAG脉冲激光器。通过实验观测到级联发射的特征波长为1469 nm,确定了激发态吸收的特征波长为1676 nm。采用掺杂浓度(原子数分数)分别为7.5%和10%的两种Er∶YAG晶体,通过实验对比了级联与非级联条件下的中红外输出能量。掺杂浓度为7.5%的Er∶YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的0.62 mJ提高至级联时的0.99 mJ,提高了约59.7%;掺杂浓度为10%的Er∶YAG中红外激光的最大单脉冲能量由非级联时的1.04 mJ提高至级联时的1.51 mJ,提高了约45.2%。实验结果表明,常温低掺杂Er∶YAG晶体可实现级联输出,并且级联有助于中红外激光单脉冲能量的提高。
激光器 Er
3+激光器 级联 中红外激光器 激发态吸收
江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏 徐州 221116
Tm3＋离子3F4能级的粒子数捕获效应是影响2.3 μm掺铥激光器高效运转的重要因素。报道了基态吸收(GSA，3H6→3H4)和激发态吸收(ESA，3F4→3H4)双波长泵浦2.3 μm波段Tm∶YAP激光器。使用785 nm(GSA)和1470 nm(ESA)双波长泵浦方案能够精准减少3F4能级的粒子数，有效增加3H4能级粒子数布居。在双波长泵浦沿a轴切割的Tm∶YAP晶体中，使用透过率T＝1.5%的输出镜，2274 nm和2383 nm双波长激光最大输出功率为2.28 W，相比于单波长泵浦方案提高了65.2%。使用T＝2.8%输出镜，2383 nm激光的最大输出功率为942 mW，较单波长泵浦方案提高了84.3%。通过采用特殊镀膜的输出镜，进一步实现了2446 nm激光运转，最大输出功率为1.62 W，较单波长泵浦下的激光输出功率提高了48.6%。实验结果表明，GSA和ESA双波长泵浦方案为实现2.3 μm掺铥激光器获得更高的输出功率提供了一种有效技术手段。
1 中国科学技术大学, 合肥微尺度物质科学国家研究中心, 化学物理系, 安徽 合肥 230026
2 中国计量科学研究院, 北京 100013
应用密度泛函理论对 BCl+3 离子 C2?A''2 态的电子能谱进行了深入研究。在 aug-cc-pvtz 基组下, 分别使用 PBE0、ωB97XD、M06-2X 三种泛函优化了中性 BCl3 分子、BCl+3 离子基态 X2?A2' 以及 C2?A''2 态的分子结构, 并计算了相应振动频率和电离过程 BCl3(X1A1)→BCl+3(C2?A''2) 跃迁的 Franck-Condon 因子, 从而得到了该跃迁对应的拟合电子能谱。通过与已有的高分辨实验电子能谱对比, 实现了 BCl+3 离子 C2?A'me2 态实验光谱的高精度光谱拟合, 进而对实验振动序列做了清晰可靠的归属, 得到 BCl+3 离子 C2?A''2 态的绝热电离 能 AIE、垂直电离能 VIE 分别为 (14.298±0.028) eV、 (14.405±0.028) eV, 从而修正了已报道电离能的错误数据。
光谱学 电离能 密度泛函理论 光电离 电子激发态 spectroscopy ionization energy density functional theory photoionization electronically excited state
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院, 波谱与原子分子物理国家重点实 验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
超快激光技术的出现极大地促进了人们对众多研究领域中超短时间尺度 (例如飞秒) 的微观过程的深入理解。详细介绍了基于飞秒时间分辨的瞬态吸收光谱技术与原理, 并结合本课题组的工作, 展示了该方法在凝聚相分子体系中量子态演化过程及其相互作用研究中的应用, 特别是对激发态电子能量弛豫、波包演化过程、能量转移过程、质子/电荷转移以及分子激发态结构动力学等微观机制的研究，表明该方法可以广泛应用到物理、化学、材料、生物、环境等交叉研究领域。最后, 对该技术的发展前景以及未来研究方向进行了展望。
光谱学 超快弛豫 飞秒时间分辨 瞬态吸收 激发态动力学 spectroscopy ultrafast relaxation femtosecond time-resolution transient absorption excited state dynamics
