王晓凤 1刘萌 1于宇 2,3王雨雷 2,3[ ... ]赵培德 1,3,*
作者单位
摘要
1 河北工业大学 理学院,天津 300401
2 河北工业大学 先进激光技术研究中心,天津 300401
3 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
文中基于量子阻抗洛伦兹振子(Quantum Impedance Lorentz Oscillator, QILO)模型,研究了含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子吸收特性。首先,理论推导并给出了用有效量子数、电子电量及质量和玻尔半径等微观量表示的该振子四、五阶非线性效应参量的计算参考公式。在此基础上,利用QILO模型,通过拟合取代基为R=NO2的含芴二茂铁衍生物分子线性吸收光谱,得到了其在400 nm峰值附近的电子跃迁前后的有效量子数,并进一步推算了该分子的双、三光子吸收截面。数值计算结果显示:该化合物分子在793 nm波长附近的双光子吸收截面为 $0.49\times {10}^{-20}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{4} \cdot {\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-1}$,在1 260 nm和1 314 nm附近的三光子吸收截面分别为 $2.01 \times {10}^{-25}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{6}\cdot{\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-2}$$1.00\times {10}^{-25}\;{\mathrm{c}\mathrm{m}}^{6} \cdot {\mathrm{G}\mathrm{W}}^{-2}$,与实验结果均吻合较好。文中结果说明:QILO模型可以较好地描述以NO2作为取代基的含芴二茂铁衍生物的单、双、及三光子的吸收特性。根据QILO模型的“依据介质的线性吸收光谱可以估算其多光子吸收截面”的特点,该模型或许能为寻找具有大的双、三光子吸收截面的材料提供一种可供参考的理论分析方法,降低研究多光子过程的综合实验成本。
非线性光学 Lorentz振子 量子阻抗 非线性效应参量 分子多光子吸收截面 nonlinear optics Lorentz oscillator quantum impedance nonlinear effect parameter molecular multiphoton absorption cross-section 
红外与激光工程
2023, 52(12): 20230410
刘铭 1,3,4米正辉 1,3,4,*潘卫民 1,3,4葛锐 1,3,4[ ... ]王子晗 1,3,4
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
3 中国科学院 粒子加速器物理与技术重点实验室,北京 100049
4 中国科学院大学,北京 100049
中国散裂中子源二期升级采用超导腔技术方案,其中在165~300 MeV能量段采用648 MHz 6-cell 超导腔模组,每个模组中集成3只6-cell超导腔。超导腔工作在脉冲模式,为了保证超导腔2 K下的频率满足运行要求,每只超导腔需要一套低温调谐器对其频率进行精确调节控制。针对648 MHz 6-cell超导腔的结构和运行特点进行了低温调谐器的设计,采用快慢组合机构补偿超导腔的频率偏移,对调谐器的基本性能和超导腔脉冲模式运行下的动态洛伦兹失谐进行了分析。
超导腔 调谐器 动态洛伦兹失谐 压电陶瓷 superconducting cavity tuner dynamic Lorentz detuning piezoelectric ceramics 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 124007
白琦琪 1李凯 2,3王晓凤 1于宇 2,3[ ... ]夏元钦 2,3,***
作者单位
摘要
1 河北工业大学理学院,天津 300401
2 河北工业大学先进激光技术研究中心,天津 300401
3 河北省先进激光技术与装备重点实验室,天津 300401
量子阻抗Lorentz振子(QILO)是基于Bohr-Sommerfeld理论和量子力学选择定则对Lorentz振子量子化所新近建立的模型。根据该模型,分别对Li2SnTeO6、CsClO3和Na2Nb4O11 三种光学晶体二次谐波特性进行了分析与数值模拟,尝试提出了一种估算晶体二阶非线性光学系数的方法。首先,根据晶体线性吸收光谱的峰值频率和半峰全宽,利用QILO模型计算了晶体的原子跃迁前后的有效量子数,然后根据QILO的二阶非线性效应参数的计算公式推算了晶体二阶电极化率,由此得到上述三种晶体在波长532 nm的倍频系数分别为0.17 pm/V、0.69 pm/V和1.17 pm/V,且与第一性原理的数值吻合较好。结果表明,基于QILO模型的二阶电极化率,有助于分析和提高材料的和频、差频以及倍频的效率,且方法简单、计算耗时少、运算效率高。
非线性光学 Lorentz振子 量子阻抗 非线性光学晶体 二阶电极化率 倍频系数 
激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2119001
杨志 1,2王震 1,*李永倩 1,2吕安强 1,2
作者单位
摘要
1 华北电力大学电子与通信工程系,河北 保定 071003
2 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室,河北 保定 071003
针对脉冲光布里渊散射谱在用传统的洛伦兹曲线拟合时存在较大拟合误差的问题,通过理论分析推导出了脉冲光的光纤布里渊散射谱函数表达式。采用布里渊光时域反射(BOTDR)系统对一段3000 m长光纤的布里渊散射谱进行测量,对测得的不同脉冲宽度下的光纤布里渊散射谱分别采用洛伦兹函数和本文推导的函数进行拟合。结果表明:随着入射脉冲光的脉冲宽度变窄,采用推导的光纤布里渊散射谱函数能够有效提高BOTDR系统布里渊散射谱的拟合精度。
光纤光学 布里渊散射 布里渊频移 洛伦兹函数 数据拟合 
中国激光
2023, 50(19): 1906002
王梁 1,2,3谢颂伟 1,2,3范思远 1,2,3王亚星 1,2,3[ ... ]姚建华 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 浙江工业大学激光先进制造研究院,浙江 杭州 310023
2 浙江工业大学机械工程学院,浙江 杭州 310023
3 高端激光制造装备省部共建协同创新中心,浙江 杭州 310023
研究了电磁复合场对激光减材加工V型槽形貌的影响。在激光减材过程中同时施加稳态电场与稳态磁场,以获得定向洛伦兹力,从而驱动熔池排溢;通过实验研究了激光参数以及电磁场参数对V型槽形貌的影响规律。实验结果显示:在电磁复合场环境下通过改变激光参数得到了角度范围为34.82°~65.20°、深度范围为1719~5667 μm的V型槽;角度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而减小,深度随着激光功率的增加和扫描速度的降低而增大;当激光功率为1800 W时,随着磁感应强度从0 mT增大至1200 mT,V型槽底部的重熔层厚度从764 μm下降至42 μm;材料去除效率主要受激光功率的影响,并随着激光功率的增加而增大。加工出的目标V型槽的角度公差等级为精密(f),深度线性公差等级为中等(m),表面粗糙度Ra值为22.4 μm。稳态磁场与稳态电场所提供的向上的洛伦兹力克服重力及表面张力驱动熔池向上流动,熔体以多次飞溅的形式脱离基体,实现一次直接成型V型槽。
激光技术 激光减材成型 电磁复合场 V型槽形貌 定向洛伦兹力 
中国激光
2023, 50(16): 1602102
周文中 1,2,3潘卫民 1,3,*葛锐 1,3贺斐思 1[ ... ]王生 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
3 中国科学院大学,北京 100049
中国散裂中子源是中国第一台、世界第四台脉冲型散裂中子源,其已于2020年2月达到100 kW功率的设计指标,运行稳定高效,供束效率位于国际前列。中国散裂中子源二期升级方案中总束流功率将升级到500 kW,其中直线加速器段将采用超导加速腔结构,束流能量由80 MeV提高到300 MeV。其中在80~165 MeV能量段采用324 MHz双spoke超导腔,在165~300 MeV能量段采用648 MHz 6-cell椭球超导腔。采用CST、COMSOL等仿真软件完成324 MHz双spoke超导腔的电磁、机械设计及优化,达到实际运行指标要求。为了提高腔运行的稳定性,在腔的设计中对EP/Eacc着重进行了优化,使其尽量降低。
双spoke超导腔 氦压灵敏度 洛伦兹力失谐 二次电子倍增 调谐灵敏度 double spoke resonator pressure sensitivity Lorentz force detuning multipacting tuning sensitivity 
强激光与粒子束
2023, 35(3): 034004
刘立峰 1,2胡依奇 1,2张示城 1祁义红 1[ ... ]龚尚庆 1,**
作者单位
摘要
1 华东理工大学物理学院, 上海 200237
2 华东理工大学材料科学与工程学院, 上海 200237
3 福建师范大学物理与能源学院, 福建省量子调控与新能源材料重点实验室, 福建 福州 350108

根据洛伦兹互易定理,在通常的光学系统中,交换信号源和探测器的位置后接收到的光信号不变。这为光路设计和分析带来了方便。在全光通信和量子网络中,需要有效地控制光信号的定向传输以避免反射光对信号的干扰、分离相向传输的光信号等,因此需要只允许光单向传输的非互易器件。以磁光隔离器为背景切入,简单介绍磁光领域的研究现状。重点从有源和无源两个方面对无磁非互易领域的发展进行综述,以展现量子光学在无磁非互易领域的重要应用。

量子光学 洛伦兹互易 磁光非互易 无磁非互易 有源器件 无源器件 
光学学报
2022, 42(3): 0327010
作者单位
摘要
1 南京航空航天大学 航空学院 机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
2 桂林电子科技大学 机电工程学院, 广西 桂林 541004
3 海装驻南京地区第四军事代表室, 江苏 南京 211100
传统基于周期性永磁体的电磁超声换能器结构较复杂, 为此该文提出了一种由单一永磁体和导线阵列线圈构成的电磁超声换能器(EMAT)用于激发板中的SH0导波。首先叙述了设计的原理, 并采用有限元软件进行三维数值仿真分析, 利用水平极化永磁体垂直于板面的磁场在铝板中成功激发出SH0导波。为使EMAT换能效率达到最优, 研究长和宽为10 mm×25 mm的永磁体, 其高度及线圈匝数不同时EMAT激励的效率。仿真结果表明, 选用永磁体高度为25 mm及线圈匝数为37时EMAT换能效率和声场指向性较好。在此基础上, 通过实验研究了不同线圈匝数对换能器换能效率的影响, 实验结果与仿真结果一致, 充分验证了该文设计EMAT的方法具有可行性。
SH0波 电磁超声换能器 静态磁场 洛伦兹力 声场指向性能 SH0 wave electromagnetic ultrasonic transducer static magnetic field Lorentz force sound field pointing performance 
压电与声光
2021, 43(4): 443
Author Affiliations
Abstract
School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
The unevenly distributed Lorentz–Gaussian beams are difficult to reproduce in practice, because they require modulation in both amplitude and phase terms. Here, a new linearly polarized Lorentz–Gauss beam modulated by a helical axicon (LGB-HA) is calculated, and the two various experimental generation methods of this beam, Fourier transform method (FTM) and complex-amplitude modulation (CAM) method, are depicted. Compared with the FTM, the CAM method can modulate the phase and amplitude simultaneously by only one reflection-type phase-only liquid crystal spatial light modulator. Both of the methods are coincident with the numerical results. Yet CAM is simpler, efficient, and has a higher degree of conformance through data comparison. In addition, considering some barriers exist in shaping and reappearing the complicated Lorentz–Gauss beam with heterogeneous distribution, the evolution regularities of the beams with different parameters (axial parameter, topological charge, and phase factor) were also implemented.
Lorentz-Gauss beams Fourier transform method complex-amplitude modulation spatial light modulator 
Chinese Optics Letters
2021, 19(2): 022602
Tong Cai 1,2,3†Shiwei Tang 4Bin Zheng 1,3,*Guangming Wang 2[ ... ]Hongsheng Chen 1,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Zhejiang University, College of Information Science and Electronic Engineering, Interdisciplinary Center for Quantum Information, State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Hangzhou, China
2 Air Force Engineering University, Air and Missile Defend College, Xi’an, China
3 Zhejiang University, ZJU-Hangzhou Global Science and Technology Innovation Center, Key Laboratory of Advanced Micro/Nano Electronic Devices and Smart Systems of Zhejiang, Hangzhou, China
4 Ningbo University, Department of Physics, Faculty of Science, Ningbo, China
Chromatic aberration-free meta-devices (e.g., achromatic meta-devices and abnormal chromatic meta-devices) play an essential role in modern science and technology. However, current efforts suffer the issues of low efficiency, narrow operating band, and limited wavefront manipulation capability. We propose a general strategy to design chromatic aberration-free meta-devices with high-efficiency and ultrabroadband properties, which is realized by satisfying the key criteria of desirable phase dispersion and high reflection amplitudes at the target frequency interval. The phase dispersion is tuned successfully based on a multiresonant Lorentz model, and high reflection is guaranteed by the presence of the metallic ground. As proof of the concept, two microwave meta-devices are designed, fabricated, and experimentally characterized. An achromatic meta-mirror is proposed within 8 to 12 GHz, and another abnormal chromatic meta-mirror can tune the reflection angle as a linear function. Both meta-mirrors exhibit very high efficiencies (85% to 94% in the frequency band). Our findings open a door to realize chromatic aberration-free meta-devices with high efficiency and wideband properties and stimulate the realizations of chromatic aberration-free meta-devices with other functionalities or working at higher frequency.
chromatic aberration-free meta-devices ultrabroadband metasurface phase and dispersion control multiresonant Lorentz model 
Advanced Photonics
2021, 3(1): 016001

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