1 南京大学电子科学与工程学院，江苏 南京 210023
2 南京大学集成电路学院，江苏 苏州 215163
3 南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210023
4 武进南京大学未来技术创新研究院，江苏 常州 213153
二维光子晶体板的介电常数分布具有面内的空间周期性，并支持可辐射到自由空间的导模共振。这些辐射到远场的模式可以用动量进行标记，并具有偏振态，因此可以定义动量空间中的偏振场。通过研究不同结构参数和对称性下偏振场的特性以及与外界相互作用的规律，能够为光场操控提供新思路。本文介绍了二维光子晶体板在动量空间中的偏振场的相关特性，并综述了近年来相关的研究和应用。
物理光学 光子晶体 偏振场 偏振奇点 拓扑电荷 光学学报
2024, 44(10): 1026003
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， Bimberg中德绿色光子学研究中心， 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所， 发光学及应用国家重点实验室， 吉林 长春 130033
4 柏林工业大学 固体物理研究所， 纳米光学中心， 德国柏林 D-10623
光子晶体面发射激光器（PCSEL）利用二维光子晶体光栅的布拉格共振实现面发射激光，具有其独特的优势，包括单模性能、在片测试、高功率、低发散角等。相比垂直腔面发射激光器（VCSEL），PCSEL有将近两倍的有源区光限制因子，展现出高速运行的潜力。本文探讨了PCSEL的基本结构和工作原理，并详细分析了影响PCSEL激光器实现高速性能的关键因素。随后，文章系统地介绍了近年来研究者们为实现PCSEL高速性能所做的努力，重点聚焦于通过增强PCSEL的面内限制来缩小激光腔，并提供了相关的研究方向和指导。
光子晶体 高速 面发射激光器 photonic crystal high-speed surface-emitting laser
1 宁波大学 材料科学与化学工程学院， 浙江 宁波 315211
2 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所， 浙江 宁波 315201
荧光转换型近红外发光二极管（NIR pc-LED）具有体积小、谱带宽、峰位易调谐等优点，是新一代NIR光源发展的前沿，其关键在于研发可被蓝光有效激发的高效率宽带近红外荧光粉。LiScSi2O6∶Cr3+荧光材料的激发波长为460 nm，发射峰位在845 nm，光谱带宽为156 nm，内量子效率为64.4%。基于该体系，本文通过M离子（M = Ga3+，Lu3+，Y3+，Gd3+）取代Sc3+的方式对其性能进行调控。结果表明，引入M离子易生成杂相或发生相变，降低了材料的发光性能。本文从晶体结构出发对其调控过程进行了分析。
LiScSi2O6∶Cr3+ 阳离子取代 晶体结构 LiScSi2O6∶Cr3+ cation substitution crystal structure
华南理工大学物理与光电学院，广东 广州 510641
反手性拓扑光子态是具有抗背向散射及免疫缺陷特性的新型波导态，其在拓扑光子晶体的两个平行边界沿相同方向单向传输，在拓扑激光、集成光路、量子信息等领域展示出应用潜力。本文聚焦反手性拓扑光子态研究进展，从Dirac模型出发，推演经典Haldane模型、反手性Haldane模型以及异质Haldane模型，并展示不同拓扑态的传输行为。讨论手性边界态、反手性边界态以及单向体态在光子晶体中的实现，重点介绍基于反手性拓扑光子态的紧凑单向波导、拓扑环形腔、拓扑分束器等拓扑光学器件。最后针对反手性拓扑光子态研究面临的关键问题、未来发展趋势进行分析和展望。
反手性拓扑光子态 单向传输 拓扑光子晶体 拓扑器件 激光与光电子学进展
2024, 61(15): 1500001
1 河南工程学院材料工程学院河南省电子陶瓷材料与应用重点实验室，河南 郑州 451191
2 南开大学物理科学学院，天津 300071
3 郑州卓而泰新材料科技有限公司，河南 郑州 450016
双晶匹配电光Q开关能够利用晶体的最大有效电光系数，大幅降低半波电压，具有重要的应用价值，但其消光比易受多种因素的制约。系统分析了影响双晶电光Q开关消光比的各个因素，建立了包含光学不均匀性、晶向偏离、两晶体温度变化、长度偏差及温差等参数的系列相位延迟公式，由此分析计算了各因素的容差范围。结果表明：光学不均匀性、两晶体的长度偏差和温差是影响消光比的关键因素；当仅考虑单一变量时，消光比与此变量的平方成反比；同时，晶体长度对消光比也有显著影响，当光学不均匀性、晶向偏离、温差一定时，消光比与晶体长度的平方成反比。制备了两种不同尺寸的双晶钽酸锂电光Q开关，实验证实长度较短的Q开关的双晶匹配质量更好，消光比更高，其消光比主要受光学不均匀性的限制。研究结果可为高消光比双晶电光Q开关的研制提供重要指导。
激光光学 光开关器件 电光调Q 双晶匹配 消光比 钽酸锂晶体
1 广东大湾区空天信息研究院，广东 广州 510700
2 广东省太赫兹量子电磁学重点实验室，广东 广州 510700
3 中国科学院大学，北京 100049
深紫外激光具有光子能量高、波长短等特点，在激光加工、半导体光刻等领域中具有重要的应用价值。固体激光非线性频率变换是实现高功率、高相干性深紫外激光输出的主要方式之一。采用全固态532 nm激光作为基频光、国产商用CsLiB6O10（CLBO）晶体作为频率变换晶体，在基频光功率为34.2 W时，实现了平均功率为14 W、重复频率为100 kHz、脉冲宽度为1.8 ns的266 nm深紫外激光输出，光-光转换效率达到41%。该深紫外光源具有效率高、结构紧凑的优点，验证了国产商用CLBO晶体的实用性，可进一步获得更稳定、更高功率的深紫外激光输出。
激光器 深紫外激光 全固态激光 CsLiB6O10晶体 高功率
杭州电子科技大学通信工程学院，浙江 杭州 310018
研究了高重复频率的谐波自锁模Nd∶YVO4激光器。理论证明了当增益介质与谐振腔的光学长度的比值接近最简分数时，激光器的纵模模式间距可以被修改为增益介质自由光谱范围的整数倍，并对应谐波锁模脉冲输出。开展了相关实验，结果表明，当泵浦功率为6.57 W，增益介质和谐振腔的光学长度分别为11.0 mm和25.8 mm时，对应最简分数为3/7，获得了3倍增益介质自由光谱范围的模式间距纵模分布，对应谐波锁模脉冲的重复频率为40.92 GHz，平均输出功率为790.7 mW。实验还发现，当固定增益介质的光学长度时，获得的谐波锁模脉冲输出对应的谐振腔腔长存在锁定范围，进一步验证了谐振腔腔长锁定范围与增益介质的光学长度成正比。
激光器 激光技术 Nd∶YVO4晶体 高重复频率 谐波锁模
1 扬州大学 电气与能源动力工程学院, 江苏 扬州 225000
2 扬州大学 物理与科学技术学院, 江苏 扬州 225002
钙钛矿材料具有优异的光学性能和较高的载流子迁移率，成为空间太阳能电池领域极具竞争力的材料。然而空间粒子辐照容易改变材料结构和光学性能，导致其性能下降。为了探究电子辐照对CsPbBr3材料结构与光学特性的影响规律，本文开展了CsPbBr3材料电子辐照实验，利用高分辨透射电子显微镜表征CsPbBr3纳米晶微观形貌，并通过X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析进一步探究晶体结构的变化趋势。研究发现：电子辐照后CsPbBr3纳米晶形貌变得粗糙，尺寸明显减小，并且纳米晶在高剂量电子辐照下变得紧凑，形成纳米团簇。其次，通过稳态紫外-可见吸收光谱图与光致发光谱图表征CsPbBr3材料的光学性能，并利用第一性原理计算分析辐照后晶格膨胀带来的带隙变化。研究证明电子辐照后纳米晶颜色加深，影响钙钛矿的透光率，进而增强了样品对光的吸收性能，同时电子辐照能够分解CsPbBr3纳米晶，特别是高剂量辐照后其光致发光性能降低了53.7%～78.6%。本文研究结果为钙钛矿纳米晶空间辐射损伤机理及应用研究提供了数据支撑。
CsPbBr3钙钛矿 电子辐照 晶体结构 光学性能 CsPbBr3 perovskite electron radiation crystal structure optical properties
1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
采用光束传播法对双芯光子晶体光纤中光纤结构参数对纤芯间耦合效率的影响进行分析。首先，根据双芯耦合原理，使用最小二乘法对波导间的耦合系数等参数进行估计，明确孔间距、纤芯折射率差、中央空气孔直径比例、纤芯直径比例、空气孔直径比例和空气孔对称度等参数对双芯光子晶体光纤耦合比及耦合区长度的调节作用，提出一种基于双芯光子晶体光纤的耦合器性能粗调与微调设计方法。然后，根据这一耦合器设计方法，提出一种非对称的双芯光子晶体光纤宽带定向耦合器。该耦合器在1.31~1.55 μm区间实现了50%±5%的耦合比，带宽为240 nm，并具有3 mm的超短耦合长度。本研究成果可为光纤宽带定向耦合器的高效设计提供有意义的参考。
光纤光学 双芯光子晶体光纤 光束传播法 耦合效率 宽带耦合器
