作者单位
摘要
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
2 南京邮电大学贝尔英才学院,江苏 南京 210023
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院教育部光电信息技术重点实验室,天津 300072
依据Pancharatnam-Berry(PB)相位原理提出了一种可切换频段的太赫兹编码超表面,其顶层是金属-二氧化钒(VO2)复合结构层,中间是聚酰亚胺介质层,底部为纯金属反射层。编码超表面单元按不同的编码序列排列构成的编码超表面,可以产生多种太赫兹波束形式,并且随着VO2的相变,可以在不改变原波束形式的情况下实现从单频段到双频段的切换功能。通过设计不同的编码序列,令编码超表面分别产生了涡旋波和散射波,对于垂直入射的右旋圆极化波(左旋圆极化波类似):当VO2处于绝缘态时,在频段1.17~1.37 THz处可以产生与编码序列所对应的波束形式;当VO2相变为金属态时,在0.87~0.92 THz和1.4~1.6 THz两个不同频段处分别获得与VO2处于绝缘态时相同的波束形式,进一步拓宽波束产生的频段。所提出的编码超表面利用了VO2的相变特性增加了太赫兹工作的频段,为实现频段可切换的太赫兹编码超表面提供了思路,在太赫兹波束调控中的调频方面有一定参考意义。
光学器件 太赫兹 编码超表面 二氧化钒 可切换 频段 optical devices teraherz coding metasurface vanadium dioxide switchability frequency band 
光学学报
2024, 44(3): 0323002
作者单位
摘要
1 上海理工大学光子芯片研究院,上海 200093
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
近年来,受生物神经系统结构和功能的启发,神经形态计算引起广泛兴趣。忆阻器可以通过其电荷或磁通量调节电导,与人脑突触作用机制相似,是神经形态计算最有前途的候选器件之一。提出一种基于飞秒激光加工氧化石墨烯基忆阻器的方法,通过调整器件两端扫描电压,实现了极性可控的电阻开关:低电压下,器件表现出单极性电阻开关特性,在150个循环扫描中呈现高度稳定性,且功耗仅有0.75 nW;高电压下,器件呈现双极性开关特性。伴随测试次数的增加,器件整体电导逐步增加,同时分别讨论了两种电压下器件的开关机制。
极性可控 激光加工 氧化石墨烯 忆阻器 polarity-controllable laser processing graphene oxide memristor 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0323002
作者单位
摘要
中国计量大学太赫兹波研究所,浙江 杭州 310018
传统太赫兹多功能超表面器件只适用于对圆极化波或线极化波进行单独操控,应用场景受到局限。针对这一问题,提出一种全向双功能太赫兹超表面用于对圆极化和线极化波进行操控。该超表面单元由4层聚酰亚胺介质以三明治形式分隔5个金属层(顶层和底层椭圆金属图案、第3和第7层的金属光栅以及中间矩形金属条结构)组成。当圆极化太赫兹波入射时,该超表面结构在频率1.4 THz和1.5 THz处产生拓扑荷数l=±1、±2涡旋波束,在1.3 THz处产生l= -1四个涡旋波束和l=+2偏移涡旋波束,并且在1.5 THz处同时产生l=-1、+2叠加涡旋波束。当线极化太赫兹波从±z方向入射时,所设计的超表面在频率0.72 THz处实现透射波极化转换功能,极化转换率大于95%。研究结果表明,该超表面为实现双向多功能太赫兹波调控器件设计提供了一种创新思路。
太赫兹 涡旋波束发生器 极化转换 多功能 terahertz vortex beam generator polarization conversion multi-function 
光学学报
2024, 44(3): 0323001
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 物理学院,合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,合肥 230031
目前商品化的显微物镜的适用波段范围无法满足360~1 000 nm波段范围的相关光子光斑的测量要求。从复消色差基础理论出发,研究了复消色差玻璃组合的选择方法,得到了二级光谱校正效果较好的玻璃组合。采用全球面折射式、无穷远校正的结构型式,设计出一款放大倍率为20倍、数值孔径为0.3、工作距离为10 mm、齐焦距为60 mm、视场为0.66 mm、工作波长范围为360~1 000 nm的平场复消色差显微物镜。调制传递函数曲线在80 lp/mm处接近衍射极限,场曲校正满足平场的国际标准,其余成像指标也接近衍射极限。公差分析结果表明,该显微物镜满足设计和实际加工要求。
光学设计 显微成像 显微物镜 平场复消色差 宽光谱范围 相关光子 装调 Optical design Microscopic imaging Microscope objective Plan-apochromatic Broadband apochromatic Correlated photons Adjustment 
光子学报
2023, 52(12): 1223002
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院,合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
设计并制作了一款直径为1.1 mm、频率为31.11 kHz的MEMS压电微镜,用于需要高速扫描且小尺寸的应用场景。该器件所需模态为扭转模态,与其他模态分离情况好,不会出现耦合。实验结果显示,电压为32 V时光学扫描角40.66°,品质因子1 155。改变PZT极性,实验得到了薄膜材料的铁电性质影响。另外,完成了MEMS微镜在0 ℃~100 ℃不同温度下角度的变化实验,偏离不超过±1°。仿真模拟、实验结果和理论计算结果三者拟合情况好,表明该设计的微镜具有较高的可控性和稳定性,为实现高精度扫描提供了有力支持。该MEMS压电微镜在AR/VR等领域中具有潜在的应用前景。
压电微镜 压电陶瓷 微机电系统 激光光束扫描 AR/VR Piezoelectric micro mirror Piezoelectric ceramic Micro-electro-mechanical systems Laser beam scanning AR/VR 
光子学报
2023, 52(12): 1223001
王绍军 1,2,*†张郑合 1,2,3†侯紫玥 1,2翟一恒 1,2[ ... ]李孝峰 1,2,***
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院&苏州纳米科技协同创新中心,江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室&教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
3 哈尔滨工业大学物理学院,黑龙江 哈尔滨 150001
4 苏州大学功能纳米与软物质研究院,江苏 苏州 215123
人工构建的平面化超构表面由于其独特的电磁响应以及超薄、易集成的优势,在光子学和新型光电子技术方面发挥着至关重要的作用。基于近场共振模式的发光超构表面在散射辐射光子、定向和增强光子态密度等方面展现出独特优势,拓展了其在前沿光子学领域的应用。本文概述了超构表面调控系综量子光源辐射行为的基本原理,详细介绍了可见光波段内发光超构表面最新的研究应用进展,包括微小型固态照明、虚拟现实和增强现实高清显示、可见光通信、高能X射线探测、手性光源以及低阈值微纳激光器等领域的应用。最后展望了发光超构表面的未来发展方向。
光学器件 微纳光子器件 发光超构表面 定向辐射平面光源 optical devices micro/nanophotonic devices light-emitting metasurfaces planar light source with directional emission 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0323001
孔瑞盈 1,2韦怡君 1,2陈嘉诚 1,2马天舒 1,2[ ... ]李孝峰 1,2,**
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院,江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室暨教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
十几年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其在功率转换效率和制造成本方面的显著优势而备受关注。然而,其复杂的物理机制和众多限制因素给实验设计、工艺制造和综合优化策略带来挑战。以光电多物理场耦合模型为核心,开展一系列多物理场仿真计算,研究光电耦合模型的底层物理和边界条件,获得PSCs包括光学性能和电学性能的大量数据。根据这些数据,建立微观物理量和宏观光电响应的神经网络及机器学习模型,成功预测PSCs的光学和电学性能,其误差在3%以内,且速度较快。结合遗传算法,该模型根据给定的响应曲线反向优化结构参数,进而获得更高效率的PSCs。该研究有效解决了PSCs因光电耦合机制复杂、物性参数众多、仿真速度较慢而难以优化设计等难题,为光伏器件快速智能化设计提供了一种可行路径。
钙钛矿太阳电池 光电耦合 机器学习 遗传算法 perovskite solar cells photoelectric coupling machine learning genetic algorithms 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0123002
冯超 1,2,3何涛 1,2,3,*施宇智 1,2,3王占山 1,2,3程鑫彬 1,2,3
作者单位
摘要
1 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所,上海 200092
2 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室,上海 200092
3 上海市数字光学前沿科学研究基地,上海 200092
偏振作为光场的基本自由度,在众多光学技术领域中有着十分广泛的应用。光学器件的偏振操控性能常用琼斯矩阵来表示,琼斯矩阵中可控通道数目的多少表征了对应光学器件的偏振调控能力强弱。随着光学技术的蓬勃发展,诸如偏振成像、通信编码、光学加密等前沿应用迫切需要光学器件能够独立调控多个琼斯矩阵通道,同时兼顾小型化。超表面作为由人工亚波长微结构按照特定序列排列而成的平面光学器件,天然具备集成化的优势,且对电磁波具有强大的调控能力,有望在偏振光学器件领域发挥巨大作用。从超表面的相位、振幅调控机理出发,按照可调控的通道数目从少到多对超表面调控琼斯矩阵的发展进行了系统梳理,并对超表面琼斯矩阵调控技术的未来发展进行了展望。
超表面 琼斯矩阵 偏振调控 多功能集成 metasurface Jones matrix polarization modulation multifunctional integration 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0123001
作者单位
摘要
国防科技大学 电子科学学院,长沙 410073
结合相变材料与马赫-曾德尔干涉仪调制器结构,设计了一种包含ITO微加热器的非易失性光子多值器件,通过对相变材料的结构参数进行仿真,优化了器件的调制窗口。同时对ITO微加热器的结构进行仿真设计,使微加热器的效率更高,更容易实现器件的多值调制。测试表明,该器件在施加电脉冲的过程中实现了超过32个状态(5 bit)的多值调制。这种电调制的非易失性光子多值器件为大规模的非易失性可配置光子硬件神经网络提供了基础的单元。
非易失性 光子器件 马赫-曾德尔干涉仪 相变材料 硒化锑 氧化铟锡 多值 Nonvolatile Photonic devices Mach-Zehnder interferometer Phase change material SbSe ITO Multi-level 
光子学报
2024, 53(1): 0123001
作者单位
摘要
云南大学信息学院,云南 昆明 650500
设计了一种基于二氧化钒和狄拉克半金属的滤波/传感太赫兹超表面。该超表面由基于狄拉克半金属的镜面对称双开口环以及具有矩形孔的二氧化钒薄膜构成。通过调控超表面中二氧化钒的电导率,可以实现传感器/滤波器两种功能的切换。结果显示:当二氧化钒处于绝缘态时,超表面工作在传感器模式,此时,增大样品厚度及样品与传感器的距离均可增大传感器的灵敏度;当二氧化钒处于金属态时,超表面工作在滤波器模式,滤波器在中心频率处的插入损耗为1.3 dB,回波损耗为12.7 dB。这种具有多功能的超表面在太赫兹传感器和滤波器等方面具有较高的应用价值。
光学器件 太赫兹 超表面 多功能 狄拉克半金属 二氧化钒 optical device terahertz metasurface multifunction Dirac semimetal vanadium dioxide 
光学学报
2024, 44(2): 0223001

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