王为民 1寇君龙 1,2,4,**陆延青 1,3,4,*
作者单位
摘要
1 南京大学电子科学与工程学院,江苏 南京 210023
2 南京大学集成电路学院,江苏 苏州 215163
3 南京大学现代工程与应用科学学院,江苏 南京 210023
4 武进南京大学未来技术创新研究院,江苏 常州 213153
二维光子晶体板的介电常数分布具有面内的空间周期性,并支持可辐射到自由空间的导模共振。这些辐射到远场的模式可以用动量进行标记,并具有偏振态,因此可以定义动量空间中的偏振场。通过研究不同结构参数和对称性下偏振场的特性以及与外界相互作用的规律,能够为光场操控提供新思路。本文介绍了二维光子晶体板在动量空间中的偏振场的相关特性,并综述了近年来相关的研究和应用。
物理光学 光子晶体 偏振场 偏振奇点 拓扑电荷 
光学学报
2024, 44(10): 1026003
Author Affiliations
Abstract
The ability to overcome the negative effects, induced by obstacles and turbulent atmosphere, is a core challenge of long-distance information transmission, and it is of great significance in free-space optical communication. The spatial-coherence structure, that characterizes partially coherent fields, provides a new degree of freedom for carrying information. However, due to the influence of the complex transmission environment, the spatial-coherence structure is severely damaged during the propagation path, which undoubtedly limits its ability to transmit information. Here, we realize the robust far-field orbital angular momentum (OAM) transmission and detection by modulating the spatial-coherence structure of a partially coherent vortex beam with the help of the cross-phase. The cross-phase enables the OAM information, quantified by the topological charge, hidden in the spatial-coherence structure can be stably transmitted to the far field and can resist the influence of obstructions and turbulence within the communication link. This is due to the self-reconstruction property of the spatial-coherence structure embedded with the cross-phase. We demonstrate experimentally that the topological charge information can be recognized well by measuring the spatial-coherence structure in the far field, exhibiting a set of distinct and separated dark rings even under amplitude and phase perturbations. Our findings open a door for robust optical signal transmission through the complex environment and may find application in optical communication through a turbulent atmosphere.
degree of coherence orbital angular momentum cross-phase topological charge information transmission 
Opto-Electronic Science
2024, 3(1): 240001
阚利萱 1,2胡佳骥 1,2王恺 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京交通大学 唐山研究院, 河北 唐山  063000
2 北京交通大学 物理科学与工程学院, 光电子技术研究所, 发光与光信息教育部重点实验室, 北京  100044
有机非富勒烯分子受体,又称稠环电子受体,由于其优良的光电转换性质,现已成为备受关注的有机光电子材料之一。基于该类材料所发展的有机体异质结太阳能电池,其能量转换效率已逼近20%。而制备高效稳定的有机体异质结太阳能电池离不开对材料物性和光伏过程的深入探索。在众多研究体系中,非富勒烯光伏自旋动力学的发展尚处于起步阶段,其内在的光物理机理尚未明确。而光激发磁光电流技术能通过监测有机体异质结中极化子对的解离,在器件工作状态下,原位表征光伏自旋动力学过程。本文结合实验和理论研究,科学地阐述目前主流的有机磁光电流理论基础及函数模型,如低磁场下的超精细耦合效应和自旋-轨道耦合效应,高磁场下的Δg机制;探讨不同有机体异质结在不同表征条件下如偏压、温度、光强的信号差异;最后,讨论了超快光谱技术在有机体异质结体系中的应用。
非富勒烯受体 有机体异质结太阳能电池 电荷转移态 磁光电流 极化子对 non-fullerene acceptors organic bulk heterojunction solar cells charge transfer states magneto-photocurrent polaron pairs 
发光学报
2024, 45(2): 215
作者单位
摘要
1 西安理工大学 自动化与信息工程学院,西安 710048
2 西安市无线光通信和网络研究重点实验室,西安 710048
3 陕西理工大学 物理与电信工程学院,汉中 723001
4 山东高等技术研究院,济南 250100
5 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
采用功率谱反演法模拟了同轴叠加产生的双拉盖尔-高斯涡旋光束(Double Laguerre-Gaussian Vortex Beam,DLGVB)在海洋湍流中传输时的光强和相位分布,仿真分析了DLGVB光束在不同海洋湍流参数下的闪烁指数以及在基于开关键控调制的水下光通信系统中的通信误码率。结果表明,随着湍流动能耗散率的减小,盐度温度波动平衡参数、温度方差耗散率及传输距离的增加,闪烁指数逐渐增加;随着湍流动能耗散率以及拓扑电荷差值的增加,误码率减小。在海洋湍流环境下,使用DLGVB光束进行传输可以抑制海洋湍流带来的干扰,选择最佳的拓扑电荷差值,可以有效提高传输通信质量及通信系统容量。本文研究结果对涡旋光束及其叠加态在海洋湍流下传输特性研究及水下光通信系统持续扩容的发展需求方面具有重要的参考价值。
海洋湍流 双拉盖尔-高斯涡旋光束 拓扑电荷差值 闪烁指数 误码率 Ocean turbulence Double Laguerre-Gaussian vortex beams Topological charge difference Scintillation index Bit error rate 
光子学报
2024, 53(2): 0201002
作者单位
摘要
闽南师范大学物理与信息工程学院光场调控及其系统集成应用福建省高校重点实验室,福建 漳州 363000
目前,在近红外波段中普遍采用InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD),但这类APD存在增益带宽积小和等效噪声高等问题,而InGaAs/Si APD采用电子、空穴离化系数极低的Si材料作为倍增层,在一定程度解决了上述问题,但其制造过程涉及Si电荷层的离子注入和高温退火激活,该过程工艺复杂、杂质分布不均匀、成本高。因此,本研究采用刻蚀技术在Si倍增层内制备凹槽环,并在凹槽环内填充不同介质对InGaAs层及Si层内的电场进行调控,构建无电荷层InGaAs/Si APD器件模型。结果表明,在凹槽环内填充空气或SiO2可获得高性能的InGaAs/Si APD。该研究结果可为后续研制工艺简单、性能稳定、低噪声的InGaAs/Si APD提供理论指导。
探测器 雪崩光电二极管 增益带宽积 电荷层 凹槽环 
光学学报
2024, 44(5): 0504001
作者单位
摘要
桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西 桂林 541004
基于磁聚焦成像的脉冲展宽分幅相机是具有超快时间分辨的诊断设备,空间电荷效应是制约其时空性能向更高量级提升的主要因素。为研究脉冲展宽分幅相机中的空间电荷效应,基于电子脉冲电势分布和电场力方程建立研究模型,将电子脉冲动态特性融入模型分析。研究结果显示,由成像磁场引起的电子脉冲动态半径对空间电荷效应时空弥散影响显著,当轴上磁场强度为4.585×10-3 T时,随着离轴位置增加至15 mm,磁场强度提高到4.763×10-3 T;由于离轴电子脉冲散焦使动态半径较大,因此在降低电子密度的同时,使空间电荷效应的时间弥散由2.94 ps减小至483 fs,空间弥散由668 μm减小至22 μm;当轴上磁场强度由4.585×10-3 T降低至3.359×10-3 T时,与最优空间分辨性能相似,空间电荷效应时空弥散在磁场3.4×10-3~3.5×10-3 T区域内达到最小,此时离轴15 mm内的时间弥散范围为256~392 fs,空间弥散范围为3.1~15.4 μm。研究结论为分析磁场对脉冲展宽分幅相机空间电荷效应的影响提供一定的理论参考。
超快光学 超快诊断技术 脉冲展宽分幅相机 空间电荷效应 成像磁场 时空弥散 
光学学报
2024, 44(5): 0532001
胡依凡 1滑羽璐 2冀婷 1,*石林林 2[ ... ]李国辉 2,**
作者单位
摘要
1 太原理工大学物理学院,山西 太原 030024
2 太原理工大学电子信息与光学工程学院,山西 太原 030024
通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性层之间引入原子级厚度的Al2O3,极大降低了器件的暗电流,将器件由只能反向偏压响应改善到能够正反双向偏压响应。Al2O3修饰后器件在860 nm处的外量子效率为800%,比探测率为5.6×1011 Jones;1310 nm处器件的外量子效率为80.4%,比探测率为5.13×1010 Jones。
探测器 分子间电荷转移 近红外波段 有机光电倍增探测器 双向偏压 界面修饰 
光学学报
2024, 44(4): 0404001
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics and School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Optics Valley Laboratory, Wuhan 430074, China
Optical vortex arrays, with their unique wavefront structures, find extensive applications in fields such as optical communications, trapping, imaging, metrology, and quantum. The methods used to generate these vortex beam arrays are crucial for their applications. In this review, we begin with introducing the fundamental concepts of optical vortex beams. Subsequently, we present three methods for generating them, including diffractive optical elements, metasurfaces, and integrated optical devices. We then explore the applications of optical vortex beam arrays in five different domains. Finally, we conclude with a summary and outlook for the research on optical vortex beam arrays.
optical vortex array topological charge number orbital angular momentum vector beam 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020011
Jiajun Wang 1†Peishen Li 2Xingqi Zhao 1Zhiyuan Qian 2[ ... ]Jian Zi 1,4,5,6,*
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Surface Physics, Key Laboratory of Micro- and Nano-Photonic Structures (Ministry of Education) and Department of Physics, Fudan University, Shanghai, China
2 State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School of Electronics, Peking University, Beijing, China
3 College of Physics, Chongqing University, Chongqing, China
4 Institute for Nanoelectronic devices and Quantum computing, Fudan University, Shanghai, China
5 Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing, China
6 Shanghai Research Center for Quantum Sciences, Shanghai, China
Optical bound states in the continuum (BICs) have recently stimulated a research boom, accompanied by demonstrations of abundant exotic phenomena and applications. With ultrahigh quality (Q) factors, optical BICs have powerful abilities to trap light in optical structures from the continuum of propagation waves in free space. Besides the high Q factors enabled by the confined properties, many hidden topological characteristics were discovered in optical BICs. Especially in periodic structures with well-defined wave vectors, optical BICs were discovered to carry topological charges in momentum space, underlying many unique physical properties. Both high Q factors and topological vortex configurations in momentum space enabled by BICs bring new degrees of freedom to modulate light. BICs have enabled many novel discoveries in light–matter interactions and spin–orbit interactions of light, and BIC applications in lasing and sensing have also been well explored with many advantages. In this paper, we review recent developments of optical BICs in periodic structures, including the physical mechanisms of BICs, explored effects enabled by BICs, and applications of BICs. In the outlook part, we provide a perspective on future developments for BICs.
bound state in the continuum light trapping topological charge polarization vortex momentum space light field manipulation photonic crystal slab nanophotonics 
Photonics Insights
2024, 3(1): R01
焦岗成 1宋德 1,2,*闫磊 1肖超 1[ ... ]陈卫军 1,2,**
作者单位
摘要
1 微光夜视技术重点实验室,陕西 西安 710065
2 长春理工大学物理学院,吉林 长春 130022
为获得高增益的电子轰击型CMOS(EBCMOS)成像器件,根据载流子输运理论,采用蒙特卡罗方法,研究了EBCMOS基底在不同掺杂方式和结构参数下的电荷收集效率。结果表明:当基底均匀掺杂时,减小掺杂浓度、降低基底厚度及缩小近贴距离可以有效提高电荷收集效率;当基底梯度掺杂时,减小重掺杂浓度区域的范围,可以有效提高电荷收集效率。仿真优化后器件的电荷收集效率最高可达到86.28%,为国产EBCMOS器件的研制提供了理论支撑。
光学器件 夜视技术 电子轰击型CMOS 电荷收集效率 梯度掺杂 
中国激光
2024, 51(2): 0210001

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