1 量子光学与光量子器件国家重点实验室 山西大学光电研究所 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心 山西 太原 030006
将激光器的输出频率锁定于合适的参考频率上,可以有效地提高激光器的频率稳定度, 抑制激光器的频率起伏, 实现激光稳频。本文中, 我们在室温铯原子气室中研究了基于6S1/2-6P3/2-70S1/2阶梯型三能级系统的双色偏振光谱(TCPS), 并利用该TCPS实现了无调制激光稳频。实验中, 852 nm线偏振光作为探测光, 激光频率共振于6S1/2(F=4)→6rmP3/2(F'=5)跃迁线, 509 nm圆偏振光作为耦合光, 激光频率在6P3/2(F'=5)→70S1/2跃迁线附近扫描。圆偏振耦合光泵浦原子布居于不同Zeeman态, 实现介质各向异性。通过偏振光场对各向异性的原子介质的探测获得了里德堡态的TCPS。利用该里德堡态TCPS, 我们实现509nm激光对应于铯原子6P3/2 (F'=5)→70S1/2跃迁线的频率锁定。该TCPS提供了一种无调制的技术, 可用于多种里德堡态匹配的激光系统锁频, 对基于里德堡态精密测量有重要意义。
铯原子 里德堡态 双色偏振谱 稳频 Cesium atom Rydberg state two-color polarization spectrum frequency stabilization 量子光学学报
2023, 29(3): 031001
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
针对当前空间环境单一、红外波段探测目标虚警率高、灵敏度低等难题，提出了一种基于低温冷光学技术的双色红外光学系统设计方法。光学系统前置光路采用共口径式结构，通过分光平板进行谱段分光，然后采用中继镜组二次成像的方式实现冷阑匹配，保证系统的轻小型化。另外，为了提升长波系统的探测灵敏度，对其进行了低温冷光学设计，减小系统自身辐射对探测性能的影响。系统的工作波长为3.7~4.8 μm和7.9~9.3 μm，F数为1.2，光学结构三维总尺寸为260 mm×150 mm×80 mm，中波系统畸变小于2.8%，约有82%的能量集中在探测器的一个像元内，长波系统畸变小于0.33%，约有70%的能量集中在探测器的一个像元内。该系统可对空间弱目标进行远距离探测，具有虚警率低、灵敏度高、结构紧凑等优点。
低温光学设计 红外双色波段 共口径 弱目标探测 cold optical design infrared dual-color band common aperture dim target detection 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230297
分别采用干法刻蚀工艺路线和湿法腐蚀工艺路线制备了面阵规模为320×256、像元中心距为30 m的InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长/长波双色红外焦平面器件，并对其台面形貌、接触孔形貌、伏安特性以及互连读出电路并封入杜瓦后的中测性能进行了对比研究。总结了采用干法工艺和湿法工艺制备双色InAs/GaSb Ⅱ类超晶格焦平面器件的特点。该研究对InAs/GaSb Ⅱ类超晶格焦平面器件的研制具有参考意义。
Ⅱ类超晶格 焦平面 双色 InAs/GaSb type-II superlattice focal plane array dual-color0
强激光与粒子束
2023, 35(12): 121004
光子学报
2023, 52(11): 1126003
运用经典系综方法研究了线偏振激光场和双色反旋圆偏振激光场中CO2分子非序列双电离的产量。结果表明：在激光强度较高的区域，双色反旋圆偏振激光场下CO2分子非序列双电离的产量高于线偏振激光场；在激光强度较低的区域，结果则刚好相反。这是因为当激光强度较低时，CO2非序列双电离产量的主要影响因素是抑制势垒，当激光强度较高时，由于抑制势垒发生扭曲，其产量主要受激光场结构的影响。
原子与分子物理学 非序列双电离 双色反旋圆偏振激光场 线偏振激光场 分子 产量 光学学报
2023, 43(20): 2002001
1 华北光电技术研究所，北京 100015
2 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室，北京 100083
报道了长/长波双色二类超晶格红外焦平面探测器组件的研制。通过能带结构设计和分子束外延技术，获得了表面质量良好的长/长波双色超晶格外延材料。突破了长波超晶格低暗电流钝化、低损伤干法刻蚀等关键技术，制备出像元中心距30 μm的320×256长/长波双色InAs/GaSb超晶格焦平面探测器芯片。将芯片与双色读出电路互连，采用杜瓦封装，与制冷机耦合形成探测器组件。组件双波段50%后截止波长分别为7.7 μm（波段1）和10.0 μm（波段2）。波段1平均峰值探测率达到8.21×1010 cmW-1Hz1/2，NETD实现28.8 mK；波段2平均峰值探测率达到6.15×1010 cmW-1Hz1/2，NETD为37.8 mK，获得了清晰的成像效果，实现长/长波双色探测。
二类超晶格 长/长波 双色 焦平面阵列 type-II superlattice long-/long-wavelength dual-band focal plane array
利用强场近似理论开展了正交偏振双色场与氦原子相互作用产生高次谐波和阿秒脉冲的理论研究。正交偏振双色场由少周期的4 fs钛宝石驱动脉冲激光和与它偏振方向垂直的8 fs倍频控制脉冲构成。研究发现，通过合理选择两束脉冲之间的相对相位，能够控制高次谐波发射过程中长、短电子轨道的选择。当相对相位调整为1.2π时，平台谐波主要来自短轨道电子的贡献，由于其运动时间短、波包扩散少，且没有与长轨道电子谐波产生干涉，沿驱动脉冲电场方向的高次谐波谱具有较高强度和较小调制幅度的超连续平台区，通过对第120次到第180次超连续谐波进行傅里叶变换，可产生脉宽为54 as的高强度孤立阿秒脉冲。所提方案对组合脉冲相对相位的选取要求并不严苛，在0.3π的变化范围内皆可获得脉宽较短的孤立阿秒脉冲，同时控制脉冲电场强度的变化对上述数值模拟结果的影响也很小。
超快光学 高次谐波产生 阿秒脉冲 正交偏振双色场 电子轨道 光学学报
2023, 43(13): 1332001
1 上海大学物理系，上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
通过求解长度规范下的半导体布洛赫方程，分析了液态水在双色场驱动下发射高次谐波光谱的特征。研究表明，通过调节双色场中基频和倍频脉冲的相对相位，高次谐波光谱呈现出周期性调制的特征。在一个调制周期内，奇次谐波会随着相对相位的增加发生红移，而产率先增大后减小。时域分析结果表明，光谱移动源于正负半周期之间发射高次谐波频谱的干涉效应。
物理光学 高次谐波 双色激光场 光谱红移 频谱干涉 光学学报
2023, 43(13): 1326002
在（211）B碲锌镉衬底上，采用分子束外延生长制备了PPP型中长双色碲镉汞材料，通过台面孔刻蚀、侧壁钝化等工艺，实现中长双色640×512 红外焦平面探测器组件研制。中长双色碲镉汞材料测试结果表明，表面宏观缺陷（2~10 μm）密度统计分布约773 cm-2，同时对材料进行了XRD双晶衍射半峰宽（FWHM）测试和位错腐蚀坑（EPD）统计，XRD测试FWHM约31.9 arcsec，EPD统计值约为5×105cm-2；双色器件芯片台面刻蚀深度达到8 μm以上，深宽比达到1∶1以上，侧壁覆盖率达到72.5%。中长双色红外焦平面组件测试结果表明，中波波长响应范围为3.6~5.0 μm，长波波长响应范围为7.4~9.7 μm，中波向长波的串音为0.9 %，长波向中波的串音为3.1 %，中波平均峰值探测率达到3.31×1011 cm·Hz1/2/W，NETD为17.7 mK；长波平均峰值探测率达到6.52×1010 cm·Hz1/2/W，NETD为32.8 mK；中波有效像元率达到99.46%，长波有效像元率达到98.19 %，初步实现中长双色红外焦平面组件研制。
中长双色 碲镉汞 分子束外延 等离子体刻蚀 串音 MW/LW dual-band HgCdTe molecular beam epitaxy（MBE） plasma etch cross-talk 
