1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
3 国防科技大学，安徽 合肥 230037
生物材料作为一种有别于传统无机消光材料的新型烟幕介质，悬浮于空气中，以烟幕的形式存在，通过对光的吸收和散射作用改变光波的传输特性。本文根据生物材料的复折射率特点，介绍了生物材料的吸收和散射特性，概括了生物材料单粒子、单分散凝聚粒子和多分散凝聚粒子的消光特性的表征方式，分析了影响生物材料消光特性的因素，总结了生物材料消光性能的测试方法。最后，本文提出了生物材料在复杂空间结构模拟精确化、消光特性影响因素分析多元性、消光特性测试标准化方面的发展趋势，以期为新型消光材料的制备和改进等提供有益参考。
材料 烟幕 消光特性 凝聚粒子 复折射率
1 大同大学 物理与电子科学学院 山西 大同 037009
2 国网大同供电公司 山西 大同 037008
本文基于光波在宇称时间对称波导中传输的理论模型,数值研究各阶亮孤子在罗森莫尔斯势宇称时间对称波导中的传输特性。宇称时间对称波导的折射率分布对光具有线性聚焦作用,而增益/损耗分布可以引起光束能量的横向流动。研究结果表明: 当折射率调制深度为正时,一阶亮孤子在该波导中传输形成波浪形光束。当折射率调制深度为负时,一阶亮孤子分裂形成两束光,一束光发生弥散,另一束光以一定的速度向前传输,而增益/损耗调制深度会影响分裂后光束的传输行为;二阶亮孤子在较低的增益/损耗调制深度下传输形成稳定的呼吸光束;三阶亮孤子在传输过程中出现光波周期分裂与会聚现象;四阶及其以上高阶亮孤子在该波导中都不能稳定传输。此研究结果可为宇称时间对称在光波导中的应用提供一定的理论依据。
宇称时间对称 克尔非线性 亮孤子 复折射率 parity time symmetry Kerr nonlinearity bright solitons complex refractive index 量子光学学报
2023, 29(2): 020701
1 安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
3 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230031
为了研究海洋大气气溶胶不同模态的光学特性，基于球形粒子的Mie散射理论，综合运用能见度仪、自动气象站、光学粒子计数器（OPC）以及腔衰减相移式单散射反照率监测仪（CAPS）等设备，对广东茂名地区近海海域的大气气溶胶进行粗、细模态分类以及复折射率反演和研究。反演结果表明，在530 nm处，细模态气溶胶复折射率在相对湿度大于55%时约为1.35（±0.01）?0.019（±0.003）i，在相对湿度小于55%时约为1.37（±0.02）?0.020（±0.003）i；粗模态气溶胶复折射率在相对湿度大于55%时约为1.4?0.004（±0.002）i，在相对湿度小于55%时约为1.48（±0.02）?0.005（±0.002）i。不同模态的气溶胶粒子折射率差异明显，该结论对研究海洋气溶胶气候效应具有一定的参考价值，同时对建立茂名地区海域气溶胶模型具有重要意义。
大气光学与海洋光学 海洋气溶胶 Mie散射 复折射率 气溶胶谱分布 粗模态 细模态 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2101002
1 新疆师范大学物理与电子工程学院，新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆矿物发光材料及其微结构重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830054
等高线相交法是用于反演微小颗粒复折射率的一种新方法，目前利用该方法反演纳米颗粒复折射率的研究未见报道。以Au纳米球为研究对象，探讨了等高线相交法在纳米颗粒复折射率反演问题中的可行性和可靠性。利用Mie理论和介电函数尺寸修正模型计算得出Au纳米球的光散射和光吸收特性与复折射率的对应关系，结合等高线相交法反演获得颗粒复折射率，给出了等高线相交法出现多个有效解时确定唯一解的后向散射效率约束方式并定量分析了复折射率步长、颗粒尺寸及测量误差等因素对反演结果的影响。最后，与传统迭代法的反演精度进行对比分析，结果表明：Au纳米球对光的散射和吸收效率可以利用等高线相交法反演得到准确的复折射率；当测量误差小于5%时，可以确保反演结果的准确性；同等条件下等高线相交法反演的结果优于迭代法。此研究为Au纳米球复折射率的测量提供简单可靠的反演方法。
Mie理论 等高线相交法 Au纳米球 复折射率 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2116003
湖南城市学院信息与电子工程学院，湖南 益阳 413000
以非线性薛定谔方程为理论模型，研究了艾里-高斯光束在高斯型PT（Parity-time）对称介质中的传输与控制。详细分析了高斯型PT对称介质的特征参数（调制深度 P、调制因子、增益/损耗系数W0）和艾里-高斯光束的特征参数（截断系数a、分布因子）对艾里-高斯光束的传输特性的影响。结果表明：在高斯型PT对称介质中，艾里-高斯光束可以形成振荡孤子，且可稳定传输。孤子的峰值强度随P、W0、a的增大而增大，随的增大而减小；振荡周期随P和的增大而减小，随W0的增大而增大。当增大时，在0<<0.55范围内，孤子的峰值强度变化不明显；当>0.55时，孤子的峰值强度迅速减小。该研究结果可为孤子在复杂非均匀介质中的传输及全光控制方面的应用提供理论基础。
非线性光学 艾里-高斯光束 宇称时间对称介质 复折射率 孤子传输 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1519001
1 陆军防化学院，北京 102205
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
石墨烯是一种新型二维纳米碳材料，在红外干扰方面具有很大的潜在应用价值，其红外消光特性值得深入研究。文中利用红外椭偏仪测量了石墨烯压片在红外波段的椭偏参数，计算得到其红外波段的复折射率，采用离散偶极近似(DDA)方法计算了石墨烯在2~14 μm波段的效率因子、消光系数与入射波长、粒子直径和厚度的关系。计算结果表明，石墨烯在2~14 μm波段具有优异的红外消光性能，其消光性能主要取决于材料的吸收性能，吸收作用大于散射作用，同时粒子对近、中红外辐射的消光性能明显好于远红外波段；消光效率因子和消光系数随波长增加逐渐减小；消光效率因子随粒子直径的增加而增大，近、中红外波段的消光系数大于远红外波段，其中直径0.25~1 μm粒子的消光系数最大，直径1~4 μm粒子的消光系数随直径增加逐渐减小，直径大于4 μm的粒子对各波段红外的消光能力受粒度变化的影响很小；消光效率因子随粒子片层厚度的增加逐渐增大，近、中红外波段的消光系数随厚度的增加有所减小，而远红外波段的消光系数受粒子厚度变化影响不大。
石墨烯 复折射率 离散偶极近似（DDA） 红外 消光系数 graphene complex refractive index discrete dipole approximation (DDA) infrared extinction coefficient 红外与激光工程
2021, 50(4): 20200246
南京理工大学能源与动力工程学院， 江苏南京210094
材料的复折射率是计算偏振度时不可缺少的物理参数。由于直接测量复折射率较为困难，在现有的粗糙表面偏振双向反射分布函数（polarized Bidirectional Reflectance Distribution Function，pBRDF）的基础上，推导了材料的偏振反射率表达式，提出了入射光线为线性偏振时材料表面参数的反演方法，提高了复折射率计算的适用性。反演结果与文献中参考值的对比表明，该反演方法具有较高的可靠性。
偏振 复折射率 偏振反射率 polarization complex refractive index polarized reflectance
1 大同大学物理与电子科学学院, 山西 大同 037009
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
基于光波在PT(Parity-Time)对称波导中传输的理论模型,采用数值模拟研究了高斯光波在高斯型PT对称克尔非线性平板波导中的传输控制特性。PT对称波导要求其折射率分布呈偶对称,而增益/损耗分布呈奇对称。研究结果表明:在高斯型PT对称波导中,基模高斯光波可以形成波浪形光束,并稳定地传输;随着折射率分布强度的增加,波浪形光束的振荡频率增加,振荡幅度减小。一阶高斯光波在PT对称波导中传输时,在折射率较大的条件下,两束光可以被束缚在波导中心稳定地传输,而二阶高斯光波则需要更大的折射率分布强度才能被束缚。该研究结果可为PT对称波导在全光开关控制上的应用奠定理论基础。
非线性光学 高斯光波 宇称时间对称波导 克尔非线性 复折射率 光波传输
