张舸 1,2,*崔聪聪 1,2李伟 1,2董斌超 3[ ... ]包建勋 1,2,**
作者单位
摘要
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 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033
3 长春长光精瓷复合材料有限公司,吉林 长春 130033
碳化硅陶瓷具有力学和热学综合性能优势,已广泛应用于光学/精密结构构件的制造。综述了应用于天/地基先进光电系统领域的碳化硅陶瓷制备技术国内外现状,对比分析了常压烧结、反应烧结、气相转化/沉积三种已获得工程化应用的致密化技术,以及预制体成型技术和材料性能调控方法;介绍了碳化硅陶瓷的增材制造技术,及其应用于光学/精密结构构件制备的进展;总结了超大口径、超高复杂度碳化硅陶瓷的连接技术。阐述了不同应用场景对碳化硅陶瓷的性能需求及其面临的挑战,展望了碳化硅陶瓷制备技术的发展趋势。
光学材料 碳化硅陶瓷 光学/精密结构构件 致密化技术 增材制造 连接技术 
光学学报
2024, 44(4): 0400003
Author Affiliations
Abstract
1 Zhejiang University, ZJU-UIUC Institute, Interdisciplinary Center for Quantum Information, State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, Hangzhou, China
2 Zhejiang University, ZJU-Hangzhou Global Science and Technology Innovation Center, Key Laboratory of Advanced Micro/Nano Electronic Devices and Smart Systems of Zhejiang, Hangzhou, China
3 Zhejiang University, Jinhua Institute of Zhejiang University, Jinhua, China
Being invisible ad libitum has long captivated the popular imagination, particularly in terms of safeguarding modern high-end instruments from potential threats. Decades ago, the advent of metamaterials and transformation optics sparked considerable interest in invisibility cloaks, which have been mainly demonstrated in ground and waveguide modalities. However, an omnidirectional flying cloak has not been achieved, primarily due to the challenges associated with dynamic synthesis of metasurface dispersion. We demonstrate an autonomous aeroamphibious invisibility cloak that incorporates a suite of perception, decision, and execution modules, capable of maintaining invisibility amidst kaleidoscopic backgrounds and neutralizing external stimuli. The physical breakthrough lies in the spatiotemporal modulation imparted on tunable metasurfaces to sculpt the scattering field in both space and frequency domains. To intelligently control the spatiotemporal metasurfaces, we introduce a stochastic-evolution learning that automatically aligns with the optimal solution through maximum probabilistic inference. In a fully self-driving experiment, we implement this concept on an unmanned drone and showcase adaptive invisibility in three canonical landscapes—sea, land, and air—with a similarity rate of up to 95%. Our work extends the family of invisibility cloaks to flying modality and inspires other research on material discoveries and homeostatic meta-devices.
intelligent metasurfaces optical materials and structures deep learning 
Advanced Photonics
2024, 6(1): 016001
作者单位
摘要
1 重庆大学 光电工程学院 光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 重庆大学 资源与安全学院 煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室,重庆 400044
针对单层硼烯吸光效率低的难题,提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件,通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式,深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明,所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸光效率,相比单层硼烯提升了一个数量级。同时器件在不同面内晶体方向上表现出强烈的各向异性。通过改变硼烯狄拉克电子密度,将器件在xy偏振方向上的吸光效率提高至95.52%和96.63%,对应共振吸收波长为1 550 nm和1 607 nm。此外,通过改变一维光子晶体结构、氧化铝间隔层厚度及单层硼烯在间隔层中的位置等参数能够实现对吸收效率及吸收波长的灵活调控。该器件具有吸收效率高、工作波段可调等显著优点,可为发展下一代片上集成光电器件提供机遇。
硼烯 塔姆等离激元 近完美吸收器 近红外波段 各向异性光学材料 Borophene Tamm plasmon polaritons Nearly perfect absorber Near-infrared band Anisotropic optical materials 
光子学报
2023, 52(10): 1052404
Xinyu Wang 1,2,3Yihua Hu 1,2,3,*Xing Yang 1,2,3,**Youlin Gu 1,2,3[ ... ]Peng Wang 4
Author Affiliations
Abstract
1 Electronic Countermeasure Institute, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
2 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, National University of Defense Technology, Hefei 230037, China
3 Advanced Laser Technology Laboratory of Anhui Province, Hefei 230037, China
4 Key Laboratory of High Magnetic Field and Ion Beam Physical Biology, Hefei Institute of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230037, China
Bioaerosols exhibit significant broadband extinction performance and have vital impacts on climate change, optical detection, communication, disease transmission, and the development of optical attenuation materials. Microbial spores and microbial hyphae represent two primary forms of bioaerosol particles. However, a comprehensive investigation and comparison of their optical properties have not been conducted yet. In this paper, the spectra of spores and hyphae were tested, and the absorption peaks, component contents, and protein structural differences were compared. Accurate structural models were established, and the optical attenuation parameters were calculated. Aerosol chamber experiments were conducted to verify the optical attenuation performance of microbial spores and hyphae in the mid-infrared and far-infrared spectral bands. Results demonstrate that selecting spores and hyphae can significantly reduce the average transmittance from 21.2% to 6.4% in the mid-infrared band and from 31.3% to 19.6% in the far-infrared band within three minutes. The conclusions have significant implications for the selection of high-performance microbial optical attenuation materials as well as for the rapid detection of bioaerosol types in research on climate change and the spread of pathogenic aerosols.
bioaerosol optical properties optical materials light-matter interactions Fourier transform infrared spectra 
Chinese Optics Letters
2023, 21(9): 090006
作者单位
摘要
1 电磁空间安全全国重点实验室,天冿 300308
2 电子科技大学 物理学院,成都 610054
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
改进了描述光学材料强激光损伤的吸收波前模型,在原有模型的基础上引入了杂质缺陷吸收项,并将一维形式推广到了三维。利用改进后的吸收波前模型,数值模拟了红外单晶硅光学材料在波长1064 nm皮秒激光辐照时杂质源(以金属铁为例)附近材料的温度、损伤半径及损伤阈值等变化情况,并分析了光学材料初始温度对损伤阈值的影响规律。数值结果显示:(1)与传统的热传递模型不同,在损伤阈值附近,激光场能量密度从低于损伤到达到(或超出)损伤的微小变化导致温度场的巨大变化;(2)达到损伤能量密度后,杂质附近的最高温度及利用吸收波前表征的材料损伤半径随着辐照能量密度的增加近似线性增长;(3)激光损伤阈值随着材料初始温度的增加而降低。研究结果表明改进后的吸收波前模型可以较好地描述光学材料的杂质缺陷诱导强激光损伤:相比于传统的热超导模型,吸收波前模型可以更合理的表示损伤阈值附近温度场的突变,并可定量分析杂质诱导光学材料的强激光损伤尺寸。另外对单晶硅吸收波前模型的研究还显示提升材料的初始温度可以有效降低材料的强激光损伤阈值,这为提升光电对抗中光电探测器的激光损伤效率提供了一种思路。
杂质缺陷 光学材料 单晶硅 吸收波前模型 强激光损伤 impurity defect optical materials monocrystalline silicon absorption front model laser induced damage 
强激光与粒子束
2023, 35(7): 071004
作者单位
摘要
首都师范大学物理系纳米光子与纳米材料北京市重点实验室,北京 100048
银纳米线可以承载传播的表面等离激元,纳米片可以产生局域的表面等离激元,二者形成的耦合结构不但可以将传播光场耦合为局域增强光场,还可以调控光场的偏振态等性质,为纳米光调控提供新的自由度。本团队构建了银纳米线‑三角片耦合结构,并发现耦合结构的发射偏振与纳米线‑三角片的耦合方式有关:当三角片与纳米线之间是“线”接触耦合时,耦合结构的发射偏振随着激发偏振的旋转而旋转;当二者是“点”接触耦合时,无论激发偏振如何变化,发射偏振角度几乎保持160°不变。进一步,利用时域有限差分法验证了出射偏振对入射偏振的依赖特性。通过计算自由电流密度体积分揭示了纳米线中传播的表面等离激元模式与银纳米线‑三角片耦合模式的转化机制,以及不同表面等离激元模式的叠加对发射偏振的调控。这些发现为纳米尺度上的光调控以及在纳米尺度上构建纳米光子器件提供了更多灵活性。
光学材料 表面等离激元 纳米结构 发射 偏振依赖性 
中国激光
2023, 50(1): 0113014
作者单位
摘要
武警特色医学中心 医学工程科, 天津 300162
狄拉克半金属是一种全新的拓扑量子材料, 因具有丰富而有趣的光学性质而受到人们的广泛关注。论文构建了基于狄拉克半金属Cd3As2、CdTe介质膜以及空气缺陷层组成的一维光子晶体, 采用传输矩阵理论模拟并揭示了光子晶体的反射率与透射率随温度、入射光波长以及入射角的演变规律。研究结果表明, 选择合适的结构参数, 光子晶体能够在中红外波段形成光子带隙, 随着温度的升高, 光子带隙的宽度逐渐变窄, 带隙波长范围内的反射率和透射率均逐渐减小; 当入射光为斜入射时, 随着入射角的增加, 光子带隙的带边和中心波长均发生蓝移, 对于p偏振光, 光子带隙的宽度逐渐减小, 而对于s偏振光, 光子带隙的宽度几乎不受入射角的影响。
光学材料 狄拉克半金属 一维光子晶体 反射率 透射率 optical materials Dirac semimetal one-dimensional photonic crystal reflectance transmittance 
光学技术
2022, 48(5): 519
王鹏飞 1,2,4†林航 1,2,3,*†林世盛 2王元生 2
作者单位
摘要
1 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室),福建 福州 350108
2 中国科学院福建物质结构研究所中国科学院光电材料化学与物理院重点实验室,福建 福州 350002
3 东华大学先进玻璃制造技术教育部工程研究中心,上海 201620
4 福建师范大学化学与材料学院,福建 福州 350007
绿光转换材料是激光投影显示的核心部件,然而目前适用于高品质激光显示的高性能窄带绿光转换材料仍较为短缺。为此,将商用窄带绿色β-SiAlON∶Eu2+荧光粉与基于新型玻璃组分的低熔点玻璃以薄膜形式共烧结在蒸镀一维光子晶体膜的高导热蓝宝石基片上,形成一体化微晶玻璃薄膜复合材料。研究表明,经低温共烧β-SiAlON∶Eu2+受玻璃组分热侵蚀不显著,复合材料荧光内量子效率为55%,半峰全宽为54 nm,150 ℃时荧光积分强度仍保持室温下的90%左右;一维光子晶体膜大幅增强了绿光前向发射强度约1.5倍;材料在蓝光激光功率密度达到9 W/mm2时,产生发光饱和,对应光通量为492 lm;并初步探讨了发光饱和机理;耦合红色激光后,色域达到95.6% NTSC。
光学材料 荧光微晶玻璃 激光显示 氮氧化物 发光性能 
激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516007
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所,北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室,北京 100094
胶接是一种较为常用的支撑方式,经常被用于红外透镜和镜框之间的连接,因此研究胶粘剂在各种环境下的力学性能对提高红外光学遥感器的环境适应能力具有极其重要的价值。选择锗和钛合金、硅和殷钢作为两组研究对象,使用环氧胶进行胶接,通过拉伸和剪切测试试验研究其力学性能。首先,介绍了力学性能的测试方法和流程。之后,在仿真分析的基础上,在三种不同环境下对两组测试对象分别进行拉伸和剪切强度测试,试验数据离散性较小,可信度较高。最后,对试验数据进行总结,发现环氧胶拉伸强度是剪切强度的1.4倍,可满足不同材料间胶接固定,具有良好环境适应性。所得到测试数据可作为红外光学遥感器的设计依据使用,应用价值较高。
红外光学材料 胶粘剂 拉伸试验 剪切试验 infrared optical materials adhesive tensile test shear test 
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210295
作者单位
摘要
1 徐州工程学院物理与新能源学院,江苏 徐州 221018
2 江苏师范大学物理与电子工程学院江苏省先进激光材料与器件重点实验室,江苏 徐州 221116
提出了由四个不同旋转方向的氧化铟锡(ITO)螺旋子单元组成的周期性中红外宽带手性结构。模拟结果显示,通过优化子单元螺旋的圈数、螺旋半径、螺距和螺旋线半径,该结构在中红外波段实现了良好的宽带圆二向色性(CD)。与两种非旋转螺旋结构比较发现,ITO旋转螺旋结构的CD带宽更宽。在波长7.95 μm处,ITO旋转螺旋结构获得CD的最大值为0.454,CD的半峰全宽为7.5 μm,波长范围从4.1到11.6 μm。产生宽带CD的原因是四个不同旋转方向的ITO螺旋子单元之间存在较强的耦合。模拟结果还显示,在中红外波段,与金属(金和银)旋转螺旋结构相比,该ITO旋转螺旋结构表现出了良好的宽带CD,这为中红外波段宽带偏振态调控器件的设计提供了新的思路。
光学材料 氧化铟锡 旋转螺旋结构 中红外波段 手性超材料 圆二向色性 
激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0516002

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