武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北 武汉 430081
基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应，并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元，并将x、y方向分别设置为完美匹配层（PML）、periodic边界条件，通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明，该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上，最高可达87.05%。当图案占空比相同时，单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应，导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合，这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。
光学设计 毫米级超材料 电场散射效应 时域有限差分法 中远红外高反射
Chaoyu Ning 1,2,3,4Shuzhen Zou 1,4Haijuan Yu 1,2,3,4Jiexi Zuo 1,2,3,4[ ... ]Xuechun Lin 1,2,3,4,*
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of All-Solid-State Light Sources, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
4 Beijing Engineering Technology Research Center of All-Solid-State Lasers Advanced Manufacturing, Beijing, China
In this work, we experimentally investigate the dependence of the stimulated Raman scattering (SRS) effect on the seed linewidth of a high-power nanosecond superfluorescent fiber source (ns-SFS). The results reveal that the SRS in the ns-SFS amplifier is significantly influenced by the full width at half maximum (FWHM) of the ns-SFS seed, and there is an optimal FWHM linewidth of 2 nm to achieve the lowest SRS in our case. The first-order SRS power ratio increases rapidly when the seed’s linewidth deviates from the optimal FWHM linewidth. By power scaling the ns-SFS seed with the optimal FWHM linewidth, a narrowband all-fiberized ns-SFS amplifier is achieved with a maximum average power of 602 W, pulse energy of 24.1 mJ and corresponding peak power of 422.5 kW. This is the highest average power and pulse energy achieved for all-fiberized ns-SFS amplifiers to the best of our knowledge.
fiber amplifier high power nanosecond superfluorescent fiber source stimulated Raman scattering effect High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e88
1 上海交通大学电子信息与电气工程学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
2 杭州爱鸥光学科技有限公司，上海 200240
高功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、工业加工和**功防领域具有广泛的应用价值。在保证激光器输出质量的前提下，不断提升输出功率是高功率激光器不懈追求的关键目标之一。受激布里渊散射效应是制约激光功率提升的关键因素之一，本文针对受激布里渊散射效应展开，重点介绍基于光谱展宽的非线性效应抑制方法的不同方案与效果，综述利用相位调制展宽种子源光谱的发展历程，分析当前存在的问题并展望该技术的发展前景。
激光器 高功率窄线宽连续光纤激光器 光谱展宽 相位调制 受激布里渊散射效应 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500001
1 中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116
2 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
光电振荡器（OEO）作为微波信号源是微波光子学领域的研究热点，提出并理论分析了一种基于受激布里渊散射（SBS）效应和载波相移单边带调制的频率和相位均可调谐的五倍频OEO。在该结构中，利用级联调制器结构产生5个功率相等、频率间隔相同的光作为泵浦光，并通过布里渊增益损耗补偿原理得到五倍频OEO。利用布里渊波长依赖特性得到了频率可调谐的微波信号，通过调节双平行马赫-曾德尔调制器实现了输出微波信号的相位可调谐。所设计的OEO可以输出高频率微波信号，频率调谐范围为44.00~47.25 GHz，并在频率可调谐的基础上实现~的相位可调谐。
光电子学 微波光子学 光电振荡器 微波信号产生 受激布里渊散射效应 光学学报
2022, 42(22): 2225001
哈尔滨工业大学 (深圳) 理学院, 广东 深圳 518055
为探究二维层状过渡金属硫化物的激子效应, 尤其是上转换过程, 以层状 WS2 样品为例开展了研究。利用 532 nm 连续激光和显微拉曼技术, 探究了 WS2 晶体中 X0、X- 激子态物理起源和基本物理性质。利用 633 nm 连续激光, 实现了 WS2 晶体的单光子上转换荧光增强, 证实了其背后的双共振物理机制, 即入射光与 X- 激子态共振, 在光学 声子 A1g、E12g 的辅助下跃迁至高能级 X0 激子态, 最后自发辐射上转换荧光。此外, 进一步对双共振上转换荧光的影响因素进行了分析, 包括曝光时间、温度和激发功率。拟合结果表明适当增加曝光时间、减小环境温度和增加激发功率, WS2 的上转换荧光效率会得到提升。
激光物理 上转换荧光增强 双共振拉曼散射效应 二硫化钨 laser physics up-conversion fluorescence enhancement double resonance Raman scattering effect tungsten disulfide
中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津 300300
针对低能见度天气条件下的多次散射影响，提出一种根据多次散射激光雷达方程反演斜程能见度的改进方法。首先，根据后向散射峰值拟合散射相函数，采用半解析蒙特卡罗法计算多次散射修正系数m；其次，根据Collis法求解能见度级数值，并将相应m值代入多次散射激光雷达方程；然后，采用Fernald法反演消光系数，求解斜程能见度；使用激光雷达探测不同能见度等级的雾霾和大雨天气回波信号进行实验验证，对所提拟合方法和常用Henyey-Greenstein（HG）函数方法得到的斜程能见度结果进行比较。结果表明，在雾霾天气条件下斜程能见度的结果相差10.9%，大雨天气条件下，斜程能见度相差5.6%。所提改进方法提高了后向散射激光雷达反演斜程能见度的准确性。
散射 多次散射影响 散射相函数 半解析蒙特卡罗法 后向散射 斜程能见度 激光与光电子学进展
2022, 59(4): 0429001
北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院，北京 100124
研究了窄间隔脉冲串同步泵浦条件下，基于KGd（WO4）2（KGW）晶体的反斯托克斯光的产生。采用KGW晶体作为拉曼晶体，脉冲串皮秒激光器作为泵浦源，波长为1064 nm，脉冲重复频率为1 kHz。采用平平腔、平凸腔、凹凸腔三种结构分别作为同步拉曼腔，分别研究了三种腔结构下产生反斯托克斯光的阈值。实验证明，同步拉曼腔采用平凸腔、凹凸腔结构时，产生了阈值低于二阶斯托克斯光的反一阶斯托克斯光的低阈值输出和高阶反斯托克斯光输出，其中平凸腔结构下高阶反斯托克斯光的阈值更低。
激光光学 皮秒同步泵浦拉曼激光器 受激拉曼散射效应 四波混频效应 反斯托克斯光 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0114001
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
针对远程泵浦传输系统高功率泵浦光传输受限问题，文章基于随机分布反馈光纤激光器的工作原理，创新性地提出了一种新型远程泵浦传输方案，通过高反射率的光纤布拉格光栅增强泵浦光的受激拉曼效应，输出目的泵浦光功率。对新型远程泵浦传输系统的传输性能进行了测试，测试结果表明，实验数据和理论计算数据一致；与传统远程泵浦传输系统相比，新型远程泵浦传输系统提高了泵浦的入纤光功率，延长了传输系统的传输距离。
高功率远程泵浦传输系统 拉曼散射效应 瑞利散射效应 激光阈值 high power pump transmission system Raman scattering effect Rayleigh scattering effect laser threshold value
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
硫系玻璃具有较宽的红外透过范围及极高的线性和非线性折射率。综述了基于受激布里渊散射效应的硫系玻璃光器件研究进展,以及硫系光纤和波导器件在布里渊激光器、慢光产生和微波光子滤波器等领域的应用现状,指出了研究中存在的问题,并展望了其发展前景。
非线性光学 受激布里渊散射效应 硫系玻璃光纤和波导 受激布里渊散射阈值 激光与光电子学进展
2019, 56(3): 030001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
针对植物叶绿素荧光(fluorescence)对CO2反演精度影响重视不足的问题,调研了全球植被荧光分布,模拟分析了荧光对大气CO2柱平均干空气体积混合比(XCO2)的影响。模拟计算表明,当忽略荧光的影响时,在极端情况下XCO2的反演误差可达15×10
-6;但是在全物理反演方法中同步反演0.755 μm处的荧光时,可把反演误差校正到0.5×10
-6以内。用TCCON (The Total Carbon Column Observing Network)站点Park Falls附近的GOSAT (Greenhouse Gases Observing Satellite)夏季的数据进行反演,发现同步反演荧光可以把误差从6×10
-6校正到2×10
-6以内。上述实验结果表明,在高精度需求情况下,植物叶绿素荧光是一个不可忽略的因素。
大气光学 散射效应 三光谱带 荧光 反演
