Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 CAS Center of Excellence in Topological Quantum Computation, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Moiré patterns in physics are interference fringes produced when a periodic template is stacked on another similar one with different displacement and twist angles. The phonon in two-dimensional (2D) material affected by moiré patterns in the lattice shows various novel physical phenomena, such as frequency shift, different linewidth, and mediation to the superconductivity. This review gives a brief overview of phonons in 2D moiré superlattice. First, we introduce the theory of the moiré phonon modes based on a continuum approach using the elastic theory and discuss the effect of the moiré pattern on phonons in 2D materials such as graphene and MoS2. Then, we discuss the electron–phonon coupling (EPC) modulated by moiré patterns, which can be detected by the spectroscopy methods. Furthermore, the phonon-mediated unconventional superconductivity in 2D moiré superlattice is introduced. The theory of phonon-mediated superconductivity in moiré superlattice sets up a general framework, which promises to predict the response of superconductivity to various perturbations, such as disorder, magnetic field, and electric displacement field.Moiré patterns in physics are interference fringes produced when a periodic template is stacked on another similar one with different displacement and twist angles. The phonon in two-dimensional (2D) material affected by moiré patterns in the lattice shows various novel physical phenomena, such as frequency shift, different linewidth, and mediation to the superconductivity. This review gives a brief overview of phonons in 2D moiré superlattice. First, we introduce the theory of the moiré phonon modes based on a continuum approach using the elastic theory and discuss the effect of the moiré pattern on phonons in 2D materials such as graphene and MoS2. Then, we discuss the electron–phonon coupling (EPC) modulated by moiré patterns, which can be detected by the spectroscopy methods. Furthermore, the phonon-mediated unconventional superconductivity in 2D moiré superlattice is introduced. The theory of phonon-mediated superconductivity in moiré superlattice sets up a general framework, which promises to predict the response of superconductivity to various perturbations, such as disorder, magnetic field, and electric displacement field.
moiré pattern moiré phonon electron–phonon coupling superconductivity Journal of Semiconductors
2023, 44(1): 011902
1 湖北工业大学机械工程学院现代制造质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉 430068
利用遮光阴影和频谱分析原理，对多种情况下的莫尔条纹表达式进行了分析和仿真验证，得到了两光栅圆心距和明条纹交点族序数对椭圆和双曲线莫尔条纹族形状的影响规律。研究结果表明，双曲线莫尔条纹族比椭圆莫尔条纹族更有利于识别与计量。基于同心圆光栅的透过率函数和计算全息，利用空间光调制器生成了同心圆光栅莫尔条纹，通过放大处理和选用合适的低通滤波器，得到了工程中应用比较广泛的双曲线莫尔条纹。
光栅 同心圆光栅 椭圆莫尔条纹 双曲线莫尔条纹 全息图 低通滤波器 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070501
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
建立了移频式全息光栅曝光干涉条纹锁定系统以提高全息光栅槽型对比度并降低由外部环境造成的曝光干涉条纹相位移动。根据系统的组成原理, 分析了相位测量系统中莫尔条纹的产生条件及其与干涉条纹相位变化的关系, 给出了探测器的选择方法。根据系统精度要求计算了A/D转换位数, 自行设计了数字控制系统。提出采用光束移频方法来调整条纹相位, 应用声光调制器对干涉条纹移动进行实时校正。实验结果表明, 该系统采样频率可以达到5 kHz, 对干涉条纹漂移和10 Hz以下的低频振动都有较好的抑制作用, 相位变化3σ值小于0.12 rad, 即相位变化小于±0.02个干涉条纹周期。该系统可以实时有效地锁定曝光干涉条纹, 较好地满足全息曝光的要求。
全息光栅 曝光 莫尔条纹 相位锁定 声光调制器 holographic grating exposure Moiré pattern phase lock Acoustic Optical Modulator(AOM)
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
3 中国科学院研究生院, 北京 100049
光栅衍射波像差作为全息光栅重要的技术指标之一，直接影响光栅分辨率，其中曝光光学系统的调节误差是引起光栅衍射波像差的主要因素。采用q参数讨论了高斯光束在光栅曝光光学系统中的传播和变换，通过计算高斯光束经准直系统后的相位给出了叠栅条纹相位分布的解析表达式，由此系统分析了曝光系统调节误差与光栅衍射波像差的关系。理论分析结果表明：左右曝光光路准直系统的相对离焦对光栅衍射波像差的影响最为显著；相对离焦量相同时，光栅衍射波像差随曝光系统焦距的减小而逐渐增大；理论模拟的条纹分布与实验中获得的叠栅条纹能够很好吻合。
衍射 叠栅条纹 光栅波像差 相对离焦
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
刻线密度准确与否直接影响光栅色散及给定波长的衍射方向，进而影响光谱仪器结构设计。为了提高全息光栅刻线密度的制作精度，提出了平面全息光栅刻线密度的倍频式调整方法。将给定刻线密度的基准光栅放在干涉场曝光区域内，调节光束干涉角，干涉场曝光光束经基准光栅衍射后，根据调整光栅刻线密度的不同选择不同的衍射级次相互叠加形成莫尔条纹，以基准光栅刻线密度的倍数来确定待制作光栅的刻线密度。理论证明了基准光栅周期与光栅像周期之间存在倍数关系，指出了基准光栅刻线密度选择在倍频式调整方法中的等效规则，分析了基准光栅宽度不同对光栅刻线密度制作精度的影响。计算结果表明，当基准光栅宽度达到100 mm时，制作300 line/mm光栅其刻线密度误差小于1 nm，刻线密度越大误差越小，故以基准光栅的刻线密度来确定待制作全息光栅刻线密度的倍频式调整方法能够满足全息光栅的制作要求。
衍射与光栅 刻线密度 莫尔条纹 调整误差 光学学报
2011, 31(10): 1005003
安徽大学 电子科学与技术学院,安徽 合肥 230039
由于发光二极管(LED)光束的准直度对光电编码器性能影响很大,研究了LED光束的准直特性。分析了光源辐射角对光栅光通量的影响;运用图像旋转理论和频域分析方法,导出了莫尔条纹透光特性函数式,揭示了光源准直度参数对莫尔条纹函数特性的影响。获得了与光束准直度相关的不同透光缝宽度下的莫尔条纹仿真波形,分析了光源准直特性指标对莫尔条纹对比度以及光栅间隙的影响。理论计算结果表明,当透光缝宽度减小5 μm时,莫尔条纹图像的对比度下降17.66％,实验结果与理论仿真波形吻合,表明文中提出的莫尔条纹函数式可为高精度和高可靠性编码器设计和生产提供参考。
光电编码器 发光二极管 光束辐射角 光栅 莫尔条纹 仿真 photoelectric encoder Light Emitting Diode(LED) light beam half angle grating Moiré pattern simulation
