陈亚红 1,*董震 1刘永雷 1刘琳 1[ ... ]蔡阳健 2,**
作者单位
摘要
1 苏州大学物理科学与技术学院,江苏 苏州 215006
2 山东师范大学物理与电子科学学院,山东 济南 250358
回顾了光场相干与偏振联合调控的研究进展,重点介绍了具有特殊空间相干结构的二维部分相干矢量光束的表征、合成及在复杂环境中的鲁棒传输特性;结合纳米光子学的发展,将二维部分相干矢量光束推广到了三维部分相干矢量光场,给出了三维部分相干矢量光场的相干与偏振表征,分析了部分相干紧聚焦矢量光场中的三维偏振结构,包括偏振维度、三维非寻常偏振态、自旋角动量结构等。研究表明相干性在赋予了矢量结构光场新颖自由度的同时,导致了二维矢量光束的鲁棒传输特性以及紧聚焦矢量光场新型三维偏振结构。
部分相干光场 矢量光场 光场调控 相干与偏振 光场相干结构调控 
光学学报
2024, 44(10): 1026007
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通讯重点实验室,广东 广州 511443
传统斯格明子是一种在核物理和磁性材料中均已被证明具有拓扑稳定性的准粒子,可应用于逻辑器件、晶体管、量子计算等领域。近年来,光学斯格明子被人们所提出,并引起了拓扑光学与光场调控领域研究者们的广泛兴趣。综述了当前光学斯格明子的研究进展,详细介绍了光学斯格明子的拓扑结构分类、不同矢量构型光学斯格明子的产生与调控,并对其潜在应用进行了展望,为本领域进一步快速发展提供了参考。
物理光学 斯格明子 拓扑光学 结构光场调控 
光学学报
2024, 44(10): 1026005
王艳春 1张跃变 1,*程化 1,**陈树琪 1,2,***
作者单位
摘要
1 南开大学物理科学学院,泰达应用物理研究院,弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津 300071
2 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
光学元件的小型化与集成化一直是光场调控和集成光学领域的研究重点与难点之一。光学人工微结构具有在亚波长尺度上灵活调控光场振幅、偏振、相位、频率等属性的能力。通过与片上光波导或微腔集成,人工微结构可以为实现更紧凑的片上集成光子学器件以及更精确、更丰富的光场调控提供新的解决方案和更多的可能性。本文依据片上集成人工微结构在不同环节中调控的光场类型的差异,将其分成三类进行了讨论。介绍了基于不同设计原理的片上集成人工微结构在自由空间光入射耦合、波导模式面内调控以及离片辐射场调控方向的研究进展,并对该领域的部分新兴方向进行了展望。
人工微结构 超构表面 光场调控 集成光学 微纳光学 
光学学报
2024, 44(10): 1026004
作者单位
摘要
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院,浙江 金华 321004
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室,浙江 金华 321004
提出一种环形相位构造方法,并通过实验产生了一种可调谐手性结构光场。在螺旋相位的基础上引入径向相位与等相相位形成环形子相位,在平面波上加载该相位产生单环手性结构光场。进一步利用相位叠加原理,组合多个不同环形子相位构成一个环形相位,进而利用其调控产生多环形手性结构光场。研究发现,通过控制拓扑荷数、等相位因子、径向偏移因子,能够灵活控制螺旋强度瓣叶的数量以及手性方向。此外,通过引入等相位梯度实现了光场的动态旋转。所构建的可调谐手性结构光场有益于手性结构微加工,在光学微操纵及光学通信领域也有较大的潜在应用价值。
物理光学 光场调控 相位调制 结构光场 手性光场 
光学学报
2024, 44(8): 0826002
施宇智 1,2,3,4,*赖成兴 1,2,3,4夷伟成 1,2,3,4黄海洋 1,2,3,4[ ... ]程鑫彬 1,2,3,4,**
作者单位
摘要
1 同济大学物理科学与工程学院,同济大学精密光学工程技术研究所,上海 200092
2 先进微结构材料教育部重点实验室,上海 200092
3 上海市数字光学前沿科学研究基地,上海 200092
4 上海市全光谱高性能光学薄膜器件及应用专业技术服务平台,上海 200092
5 香港理工大学电机与电子工程学系,香港 999077
6 新加坡国立大学电气与计算机工程系,新加坡 117583
光镊技术利用光和物质之间动量交换产生的光力对细小颗粒进行操控,具有无接触、操控尺寸小、精度高等特点,在基础物理、量子计算、生物医学等领域得到了广泛的应用。其中,横向光力(也称光横向力,OLF)是一种垂直于光的传播方向且与场强度梯度无关的特殊光力。近十年来,OLF的理论研究和实验探索成为了热点课题,在手性颗粒等超精密分选、光动量探测等方面有重要应用。从OLF的原理和产生条件、不同物理机制,以及在生物医学和物理化学等领域的应用等方面出发,对OLF的发展进行回顾和讨论,并对新的产生机制和更多的潜在应用与挑战进行展望。
横向光力 角动量 光学操控 光学自旋 手性颗粒 
光学学报
2024, 44(7): 0700001
作者单位
摘要
中国科学技术大学物理学院光学与光学工程系,安徽 合肥 230026
光学薄膜广泛应用于光学仪器和测控技术中,充斥着我们生活的方方面面,使我们的生活更加丰富多彩。不同于常规的光学薄膜应用场景,本综述重点介绍如何将光学薄膜与光学显微成像结合起来。研究方案主要是:基于负载表面等离子体波的贵金属薄膜、具有光子带隙结构的介质多层薄膜,研制出应用于无标记显微探测的平面薄膜光子元件。得益于其平面结构特性与成熟的制作工艺,该类薄膜光子元件可兼容常规明场、宽场显微成像系统,可以作为被测样品的衬底或成像系统的插件。借助于薄膜与光波的近-远场相互作用特性,该器件可以调控系统的照明光场,如实现暗场照明、全内反射照明、边缘增强照明等。通过照明方式的改变,提升成像的对比度、探测灵敏度,进而发展出多模式、高灵敏度、高对比度、无标记光学显微成像与传感系统。为充分发挥该系统结构简单、宽场、高灵敏度、无标记成像的特点,将其应用于环境光子学领域,实现了真实大气环境中单个超细颗粒物吸湿增长过程的原位、实时、无损表征,有望为大气雾霾溯源与追因研究提供有力的科学支撑和技术工具。
薄膜光场调控,介质多层薄膜 贵金属薄膜 无标记显微探测 大气超细颗粒物 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618012
Author Affiliations
Abstract
1 Nankai University, TEDA Institute of Applied Physics, School of Physics, The MOE Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, Tianjin, China
2 Shanxi University, Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Taiyuan, China
3 INRS-EMT, Varennes, Quebec, Canada
4 University of Zagreb, Department of Physics, Faculty of Science, Zagreb, Croatia
Synthetic dimensions (SDs) opened the door for exploring previously inaccessible phenomena in high-dimensional space. However, construction of synthetic lattices with desired coupling properties is a challenging and unintuitive task. Here, we use deep learning artificial neural networks (ANNs) to construct lattices in real space with a predesigned spectrum of mode eigenvalues, and thus to validly design the dynamics in synthetic mode dimensions. By employing judiciously chosen perturbations (wiggling of waveguides at desired frequencies), we show resonant mode coupling and tailored dynamics in SDs. Two distinct examples are illustrated: one features uniform synthetic mode coupling, and the other showcases the edge defects that allow for tailored light transport and confinement. Furthermore, we demonstrate morphing of light into a topologically protected edge mode with modified Su–Schrieffer–Heeger photonic lattices. Such an ANN-assisted construction of SDs may advance toward “utopian networks,” opening new avenues for fundamental research beyond geometric limitations as well as for applications in mode lasing, optical switching, and communication technologies.
synthetic dimensions deep learning mode manipulation topological mode morphing photonic lattices 
Advanced Photonics
2024, 6(2): 026005
罗亦杨 1,*†吴壮 1†刘雨松 2姚珧 1[ ... ]沈平 3
作者单位
摘要
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
3 南方科技大学电子与电气工程系,广东 深圳 518055
随着超快激光应用需求的不断增长,激光控制技术正面临越来越多的挑战,超短脉冲操控研究亟待取得进一步的突破与发展。在激光器谐振腔增益、色散、损耗、非线性等效应共同作用下,多脉冲展现出比单脉冲更为丰富的动力学现象。研究表明其内部脉冲间距、相对相位、脉冲个数等参量具有高度可控性,为提升多脉冲的操控维度提供了新思路。本文从超快激光多脉冲的操控机理出发,介绍了多脉冲动力学、实时观测技术及激光器控制方法,重点综述了基于增益调制、偏振控制、色散调控、光机械效应等多脉冲操控方案,分析了各方案的性能,并展望了多脉冲操控技术的发展前景。
超快激光 超短脉冲 多脉冲束缚态 脉冲操控 锁模激光器 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0314002
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
王健 1,2,*王仲阳 1,2
作者单位
摘要
1 华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
2 湖北光谷实验室,湖北 武汉 430074
回顾了水下轨道角动量(OAM)模式光通信的研究进展,简要介绍了OAM模式的原理和产生、测量方法,全面综述了水下OAM模式的多种光通信方式(编码、复用、广播)以及涉及空水界面的光通信和快速自动对准辅助的光通信,同时介绍了水下其他结构光通信和基于OAM模式的复杂介质光通信。讨论了该领域的未来发展趋势。作为一种空间结构光场,将OAM模式引入水下光通信可开发空间新维度资源,为光通信可持续扩容提供新途径,提高无线光通信在水下短距互连的优势;OAM模式与水下传统通信方式及水下感知技术相结合,有望更好地满足未来高速海洋环境通信和高效海洋资源开发的发展需求。
光通信 水下无线光通信 轨道角动量 结构光 空间维度 光场调控 
光学学报
2024, 44(4): 0400001

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