苏州大学 功能纳米与软物质研究院, 江苏省碳基功能材料与器件重点实验室, 苏州 215000
高吸光催化剂对提高光热转换效率具有重要意义, 阵列结构光热催化剂的陷光效应有助于增强光吸收并提高光热转换效率。但是, 现有阵列基光热催化剂仍存在单位面积上活性金属负载量过低的不足, 难以满足实际应用的需求。本研究发展了二氧化硅保护的MOFs热解策略, 获得了单位辐照面积上活性金属质量可调、太阳光吸收效率超过90%的粉体钴等离激元超结构光热催化剂, 通过时域有限差分法模拟计算证实其高吸光能力源于纳米颗粒的等离子杂化效应。相比阵列基等离子体超结构催化剂, 该粉体结构的催化活性和稳定性显著增强, 在相同催化条件下, 二氧化碳转化率从0.9%提高到26.2%。本研究为非贵金属光热催化剂的实际应用奠定了基础。
光热催化 二氧化碳加氢 等离子体超结构 高吸光催化剂 光-化学能转换 photothermal catalysis carbon dioxide hydrogenation plasmonic superstructure strong light absorptive catalyst solar-to-chemical energy conversion
中国电子科技集团公司第五十研究所，上海 200331
太赫兹辐射是指频率在30 μm~1 mm范围内的电磁波，具有穿透性强、安全性高、特征性强及定向性好等特点，因此，太赫兹技术在天文观测、安全监控、物质鉴定及生物医学等领域具有广阔的应用前景。阻挡杂质带探测器具有灵敏度高、阵列规模大、探测谱段宽等核心优势，是太赫兹辐射探测的优良选择。阻挡杂质带探测器目前主要采用三种材料体系，分别为Si、Ge、GaAs。基于这三种材料体系的阻挡杂质带探测器可实现在3~500 μm的超宽波段探测。超结构是由亚波长结构单元构成人工复合结构，在光电探测器上引入超结构，利用等离激元共振、偶极共振调控特性，可以将电磁场能量强烈的局域在金属/探测器界面位置。因此，超结构与阻挡杂质带结合，可有效调控探测峰位、缩小探测峰半高宽、强化光谱分辨能力，并有望大规模应用于3~500 μm的多波段融合探测。同时，超结构与阻挡杂质带探测器结合，可进一步提高器件响应率，减小器件尺寸，降低工艺难度。文中简要叙述了阻挡杂质带探测器的工作机理，介绍了国内外阻挡杂质带探测器的研究历史及研究现状。最后，在探测器波段调控、光谱分辨、增强吸收等角度详细介绍了Si、Ge、GaAs基超结构/阻挡杂质带复合结构探测器的研究现状，并结合目前该技术发展瓶颈问题，在高纯材料生长、光场局域效应机理研究等方面提出了下一步的研究展望。
阻挡杂质带 太赫兹 光电探测器 超结构 blocking-impurity-band terahertz photodetector superstructure 红外与激光工程
2021, 50(1): 20211012
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China
2 School of Optoelectronic Science and Engineering & Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China
3 Advanced Materials and Liquid Crystal Institute and Chemical Physics Interdisciplinary Program, Kent State University, Kent, Ohio 44242, USA
The dynamic manipulation of the helicity in a cholesteric helical superstructure could enable precise control over its physical and chemical properties, thus opening numerous possibilities for exploring multifunctional devices. When cholesteric material satisfies the sufficiently small bending elastic effect, an electrically induced deformation named the cholesteric heliconical superstructure is formed. Through theoretical and numerical analysis, we systematically studied the tunable helicity of the heliconical superstructure, including the evolution of the corresponding oblique angle and pitch length. To further confirm the optical properties, Berreman’s 4 × 4 matrix method was employed to numerically analyze the corresponding structure reflection under the dual stimuli of chirality and electric field.
cholesteric liquid crystal heliconical superstructure tunable reflection band electro-optical materials Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 080005
实验利用表面光取向技术控制蓝相晶格的有序生长，将光定域化取向与分子自组装相结合。通过对基板表面进行交替的取向/非取向控制，平面内获得周期排列的微结构，使蓝相图形化结构的反射光强度在空间上形成周期性调制，同时设计制备了振幅型衍射器件; 通过对基板表面做正交取向方向交替排列的微结构，使蓝相图形化结构的反射光相位在空间上形成周期性调制，设计制备了相位型衍射器件。这两类衍射器件均具有对入射光的波段选择性，即只有当入射光的波长局域在蓝相的反射带时才会呈现衍射效应。蓝相液晶软物质的特性又赋予它在电场下可调谐的波段选择性，即反射带位置随电场的增加发生红移从532 nm到610 nm，电场撤除则回复到初始状态。同时，借助于光取向材料的光可擦写特性，蓝相晶格的取向微结构能够重复的擦写与重构，从而实现不同衍射器件乃至不同衍射调制方式的转换。
蓝相液晶 光取向 定域化 超结构 衍射 刺激-响应 blue phase photo-alignment localization superstructure diffraction stimuli-responsive
蓝相液晶是一种三维手性自组装软超结构材料, 具有光学各向同性, 选择性反射波长, 快速响应等优秀特性, 无论在显示还是光子器件的应用上都具有良好的发展前景, 吸引了研究人员的大量关注。近十年关于蓝相液晶显示领域的研究与工程或应用发展迅猛, 于此同时催生了其在光子学这个后显示领域的研究。面对来自国际上其他先进国家的竞争与压力, 中国大陆的学者们奋勇迎接, 经过短短数年的发展获得了一批有显示度的成果, 在国内外的优秀期刊上报道了一系列富含学术性和实用性的工作。具备高热稳定性与显著电光调制特性的新型蓝相液晶材料及其光子学器件, 如衍射光栅、相位调制器、透镜、激光以及光衰减器等, 相继被开发出。本文追逐这些前辈留下的脚印, 从材料制备、性能到光子器件设计、应用进行了概括性的回顾, 旨在通过此综述激发出蓝相液晶在非显示光子学应用领域更多的研究灵感; 若能起到进一步促进该领域发展的作用, 笔者将感到幸甚之至！
蓝相液晶 超结构 材料设计 光子器件 blue phase liquid crystal superstructure material design photonic devices
1 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室，湖北 武汉430070
2 河南城建学院 计算机科学与工程系，河南 平顶山467036
对由FBG (布拉格光纤光栅)和LPFG (长周期光纤光栅)构成的SFG (超结构光纤光栅)，采用耦合模方程的相似变换解法，研究了应变梯度和温度梯度对SFG的透射谱和反射谱的影响。模拟结果表明，SFG在应变梯度或温度梯度的作用下，其反射光谱和ν阶包层模的透射光谱按确定规则独立漂移，据此可以同时求出光栅所在位置的应变和应变梯度，或温度和温度梯度。
超结构光纤光栅 耦合模理论 应变 温变 superstructure fiber grating coupled mode theory strain temperature change
1 吉林大学 a.集成光电子学 国家重点联合实验室吉林大学实验区
2 b.电子科学与工程学院，长春 130012
采用相位掩模板扫描法，在单模光敏光纤中制备了中心波长为1 541.86 nm，菲波纳契序数为0~9的准周期超结构光栅.通过模拟引入相移过程中纤芯折射率的改变对制作参量进行了优化.传输矩阵分析与实验结果均表明，该超结构光纤光栅的透射谱呈现分形结构,在中心波长附近有六循环和自相似特性.所制备超结构光栅可作为C波段分形结构滤波器件在光通信和全光集成领域得到应用.
导波光学 超结构布拉格光纤光栅 相位掩模板 菲波纳契序列 传输矩阵 Guided wave optics Superstructure fiber Bragg grating Phase mask Fibonacci sequence Transfer matrix
1 中国科学院 上海光学精密机械研究所 高功率激光物理实验室,上海 201800
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
从提高结构稳定性的基本理论出发,利用有限元方法研究了靶场桁架结构稳定性。结果表明:影响大口径反射镜动态稳定性的主要因素为靶场桁架的第三阶模态振型,其薄弱环节为支撑立柱;通过在支撑立柱间增加横向加强筋、桁架立柱采用钢管混凝土结构等措施可有效提高桁架的结构稳定性;立柱截面最小方形空心型钢的尺寸为300 mm×6 mm。给出的靶场桁架的稳定性设计方案满足大口径反射镜的动态稳定性指标。
高功率激光 靶场桁架 结构稳定性 有限元方法 high power laser superstructure structure stability finite-element method
北京邮电大学 电子工程学院 光通信与光波技术教育部重点实验室,北京 100876
研究了基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的光码分多址(OCDMA)编/解码器的结构及实现双极性编/解码的原理。利用传输矩阵法仿真了器件的相关特性,推导了因光栅周期不同而导致的编/解码器之间布拉格波长偏差对器件相关特性的影响。结果表明,随着码字长度的增加,器件的相关特性得到改善;但是当保持码片间隔不变而增加码字长度时,编/解码器的相关特性对布拉格波长偏差更加敏感,对于长度为31的Gold序列,当码片间隔为6 ps,布拉格波长为1.555μm时,布拉格波长偏差<0.02 nm方可得到编/解码器之间良好的相关特性;这表明同一码字可以在不同的布拉格波长下重复使用,此特性有望用于波分复用(WDM)型OCDMA系统中。
光通信 光码分多址 超结构光纤布拉格光栅 编/解码器相关特性 optical communication Optical Code Division Multiple Access(OCDMA) Superstructure Fiber Bragg Grating(SSFBG) encoder/decoder correlation property
