论文
南开大学物理科学学院, 弱光非线性光子学教育部重点实验室；曲阜师范大学物理工程学院, 山东省激光偏光与信息技术重点实验室；南京大学固体微结构物理国家重点实验室, 人工微结构科学与技术协同创新中心
[摘要]作为光的一个基本属性, 偏振态提供的自由度对光场调控具有重要作用。具有空间结构偏振态分布的矢量光场因其具有不同于传统标量光场的独特性质而被应用于诸多领域, 但矢量光场的早期研究主要集中于柱对称的局域线偏振矢量光场。近年来, 偏振态分布更加丰富的新型矢量光场逐渐得到关注, 这些新型矢量光场的出现丰富了矢量光场的种类并提供了新的调控自由度, 被应用于焦场调控、光学微加工、光学微操纵和光信息传输等领域。综述了近年来出现的新型矢量光场, 包括柱坐标系中的杂化偏振矢量光场、庞加莱球相关的矢量光场、阵列矢量光场、多奇点矢量光场和其他非柱对称的矢量光场, 介绍了其进展、设计方案、实验生成、性质和相关应用。
上海理工大学光电信息与计算机工程学院；代顿大学电光学与光子学系
[摘要]概述了矢量光场的基本理论及常见的生成方法, 详细介绍了基于空间光调制器的矢量光场生成系统及性能改善方法。回顾了强聚焦下的矢量衍射理论, 重点介绍了激光焦场强度分布、偏振指向及自旋指向的定制方法; 介绍了定制焦场在显微成像、定向耦合等方面的应用。
西北工业大学理学院陕西省光信息技术重点实验室；西北工业大学理学院超常条件材料物理与化学教育部重点实验室
[摘要]光纤结构光场作为光场调控的一个重要分支, 逐渐引起了研究者们的广泛关注。首先基于光纤矢量模式理论, 讨论了光纤中具有空间偏振/相位奇异特性的结构光场的产生机理; 然后, 介绍了光纤结构光场的产生方法, 如长周期光纤光栅耦合法、光纤端面微结构法和轨道角动量转换法等; 最后, 介绍了光纤结构光场在超分辨成像、涡旋光通信、等离子针尖纳米聚焦和非线性频率转换等方面的一些典型应用。
山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心, 山东省光学与光子器件重点实验室；苏州大学物理科学与技术学院
[摘要]涡旋光束具有螺旋波前、携带相位奇点和轨道角动量等物理特性, 在粒子操控、量子信息、超分辨成像、光通信等领域具有重要的应用, 并已成为学术界的研究热点。得益于相干光学理论的快速发展, 将相干性作为新的自由度引入涡旋光束中, 提出新型涡旋光束即部分相干涡旋光束。相较于完全相干涡旋光束, 部分相干涡旋光束具有独特的物理内涵和光学特性, 尤其是对其相干性和拓扑荷的联合调控会引发一系列奇特的新物理效应(如相干奇点、光束整形、偏振态转换、自修复等)。回顾了部分相干涡旋光束的基本理论及发展历程, 着重对部分相干涡旋光束的理论模型、传输特性、实验产生、实验测量和应用基础研究进行了阐述。
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；山西大学极端光学协同创新中心
[摘要]作为一种新型的二维人工微结构, 超表面在亚波长尺度上对光场的调控具有灵活性与多元性, 这使得多维度、全方位的光场调控成为可能, 近年来引起了广泛关注。基于傅里叶理论对胞间弱耦合超表面的设计进行理论分析, 并提出收敛性条件, 以弥补超表面非连续相位设计中亚波长条件不充分的不足; 进一步将超表面相位调控与光场中的偏振、振幅、频率等物理性质相结合, 综述了超表面在多维光场调控中的发展与应用。超表面多维光场调控不仅增大了光场调控的自由度, 还推动了集成化光学设备的发展。
中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心；中国科学院大学
[摘要]随着超快激光脉冲宽度不断变窄, 进一步产生单周期乃至亚周期的脉冲面临着巨大的技术挑战。通过脉冲载波包络相位精密控制技术相干合成多路超快光场, 不仅是目前超快光学的重要前沿内容, 也是实现亚周期脉冲极为有效的方案。结合本课题组近年来在相干合成方面的研究进展, 介绍相干合成超快光场的主要技术内容, 包括超宽带光谱的产生、色散管理及载波包络相位控制等技术。
吉林大学原子与分子物理研究所应用原子分子光谱重点实验室
[摘要]超快激光及其调控技术的发展使得原子分子量子态超快测控受到广泛关注, 这些研究加深了对强激光与原子分子量子态相互作用的认识。本文回顾了相关领域的研究进展, 特别集中在超快激光场对分子转动、解离的调控以及原子分子电离的量子态调控的研究, 并对未来发展进行了展望。
暨南大学光子技术研究院；中山大学电子与信息工程学院光电材料与技术国家重点实验室；暨南大学信息科学技术学院电子工程系
[摘要]复杂光场通常是指相位、振幅和偏振等具有特殊分布的结构光场, 包括以轨道角动量模式为代表的涡旋光场和以偏振态非均匀分布的矢量光场。利用复杂光场构建多维复用光纤通信系统已成为空分复用光通信技术的研究热点。介绍了通过光纤实现复杂光场产生、调控、传输的方法; 简述了新型环形纤芯光纤在低复杂度、短距模式复用光纤通信系统中的应用; 介绍了基于Q玻片的短距直接检测矢量模式复用光纤通信系统实验; 简要分析了光纤光栅耦合模式转换法, 以及利用少模光纤实现一阶和二阶轨道角动量模式的产生方案; 同时介绍了利用一维和二维周期渐变相位光栅测量涡旋光场特性的技术方案。光纤损耗和模式串扰是限制基于复杂光场的模式复用光纤通信系统性能的关键因素; 基于光纤产生和调控高阶复杂光场仍然具有很大的挑战性。复杂光场模式复用技术作为一种基于光纤本征模式的复用技术, 与其相关的研究在未来超大容量模式复用光纤通信系统中具有重要的研究意义和潜在的应用价值。
深圳大学纳米光子学研究中心, 深圳市微尺度光信息技术重点实验室
[摘要]从表面波的原理、测量技术分类及关键性技术等多方面进行论述, 概括了基于全内反射、表面等离子体共振、石墨烯等多种光学表面波的折射率传感的历史发展, 进一步探讨了表面波折射率传感成像的技术优点。研究表明表面波传感成像作为一种高精度定量化的无标记显微成像技术, 在医学光学精准诊疗方面具有重要价值。
北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室；山西大学极端光学协同创新中心
[摘要]光学成像以其非侵入性的特点被广泛应用于生物医学、物理和化学等领域。通过对光场时域和空域参数的调控, 可以有效调制光的时序、波前、振幅、相位、色散等特性, 从而获得具有高时空分辨率的光学图像。以光场调控原理为主线, 综述近年来高时空分辨成像技术的研究进展。
浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室
[摘要]微纳光纤是一种直径接近或小于传输光波长的纤维波导, 由于纤芯和包层折射率差较大, 具有强光场约束、强倏逝场、低损耗、反常波导色散、表面均匀性好和机械性能高等特性。近年来, 以纳米材料作为饱和吸收体的被动锁模激光器成为超短脉冲激光技术方向的研究热点。得益于微纳光纤的强光场约束能力及大比例倏逝场, 纳米材料与微纳光纤的复合结构能显著增强光与物质的相互作用, 进而降低该复合结构的饱和吸收阈值, 为超短脉冲产生和非线性动力学等研究提供一个新颖而灵活的平台。同时, 微纳光纤因具有反常波导色散、光谱滤波、饱和吸收和偏振敏感等特性, 在激光器的色散调控、偏振锁模等方面获得应用。介绍了微纳光纤的制备和特性以及在锁模激光方面的典型应用和相关技术的最新进展, 并就未来的发展方向进行了展望。
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；华东师范大学物理与材料科学学院极端光机电实验室；上海科技大学物质科学与技术学院
[摘要]飞秒激光脉冲加工具有热效应小、加工精度突破衍射极限、三维内部加工能力等特性, 在微纳制备领域独具优势。综述了利用飞秒激光脉冲整形技术结合飞秒激光三维直写进行透明介质中微纳制备的最新进展, 这些技术有望在新型集成光学和微纳光学中发挥重要的作用。
华中科技大学武汉光电国家研究中心；华中科技大学光学与电子信息学院
[摘要]结构光场是一类对光波空间结构进行剪裁的特殊光场。广义的结构光场包括具有空间变化的幅度、相位、偏振分布和空间阵列分布的光场。结构光场因其独特性而在光学操控、显微、成像、计量、传感、非线性光学、天文学、量子科学和光通信等领域获得了广泛应用。基于结构光场的光通信技术包括复用通信和编译码通信。本文回顾了结构光场编译码通信的研究进展, 全面综述了结构光场的产生方法以及不同空间模式(轨道角动量模式、无衍射贝塞尔模式、线偏振模式、矢量模式、空间阵列)、不同编码方式(直接模式编码、高速映射)和不同应用场景(光子芯片、自由空间、光纤)的结构光场的编译码通信, 并对其未来发展趋势进行了分析和展望。结构光场编译码通信开发了光场空间域维度资源, 有望为解决光通信新容量危机和实现光通信可持续扩容提供潜在的解决方案。
北京理工大学光电学院
[摘要]矢量涡旋光束是一种新型的结构光束, 具有横截面各向异性分布的偏振态, 同时携带有轨道角动量。矢量涡旋光束的这些独特性质使得其在光通信、光镊、激光加工等领域具有重要的应用价值。对于不同的应用, 所需的矢量涡旋光束的偏振态、相位分布不同, 因此偏振、相位模式连续可调的矢量涡旋光束的生成系统是矢量涡旋光束应用的重要基础。报道了本课题组在矢量涡旋光束生成方面的工作, 主要介绍了腔外模式连续可调的矢量涡旋光束的生成方法, 以及矢量涡旋光束阵列的生成方法。
