Author Affiliations
Abstract
1 Research Center for Advanced Optics and Photoelectronics, Department of Physics, College of Science, Shantou University, Shantou, Guangdong 515063, China
2 Institute of Mathematics, Shantou University, Shantou, Guangdong 515063, China
3 Department of Physics and Center for Optoelectronics and Photonics Paderborn (CeOPP), University of Paderborn, Warburger Str. 100, D-33098 Paderborn, Germany
4 Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Technology of MOE, Shantou University, Shantou, Guangdong 515063, China
5 Physics Program, Guangdong Technion-Israel Institute of Technology, Shantou, Guangdong 515063, China
6 Technion-Israel Institute of Technology, Haifa 32000, Israel
7 Ho Chi Minh City Institute of Physics, Vietnam Academy of Science and Technology, 1 Mac Dinh Chi, District 1, Ho Chi Minh City, Vietnam
High harmonic generation (HHG) from solids shows great application prospects in compact short-wavelength light sources and as a tool for imaging the dynamics in crystals with subnanometer spatial and attosecond temporal resolution. However, the underlying collision dynamics behind solid HHG is still intensively debated and no direct mapping relationship between the collision dynamics with band structure has been built. Here, we show that the electron and its associated hole can be elastically scattered by neighboring atoms when their wavelength approaches the atomic size. We reveal that the elastic scattering of electron/hole from neighboring atoms can dramatically influence the electron recombination with its left-behind hole, which turns out to be the fundamental reason for the anisotropic interband HHG observed recently in bulk crystals. Our findings link the electron/hole backward scattering with Van Hove singularities and forward scattering with critical lines in the band structure and thus build a clear mapping between the band structure and the harmonic spectrum. Our work provides a unifying picture for several seemingly unrelated experimental observations and theoretical predictions, including the anisotropic harmonic emission in MgO, the atomic-like recollision mechanism of solid HHG, and the delocalization of HHG in ZnO. This strongly improved understanding will pave the way for controlling the solid-state HHG and visualizing the structure-dependent electron dynamics in solids.
Ultrafast Science
2021, 1(1): 9861923
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Hainan University, Haikou 570228, China
2 Research Center for Advanced Optics and Photoelectronics, Department of Physics, College of Science, Shantou University, Shantou 515063, China
3 Institute of Mathematics, Shantou University, Shantou 515063, China
4 Physics Program, Guangdong Technion - Israel Institute of Technology, Shantou 515063, China
5 Technion - Israel Institute of Technology, Haifa 32000, Israel
High-harmonic generation in metasurfaces, driven by strong laser fields, has been widely studied. Compared to plasma, all-dielectric nanoscale metasurfaces possess larger nonlinearity response and higher damage threshold. Additionally, it can strongly localize the driven field, greatly enhancing its peak amplitude. In this work, we adopt a Fano resonant micro-nano structure with transmission peaks at different wavelengths and explore its nonlinear response by both single and two-color pump fields. Compared to the high-order harmonics induced by the first resonant wavelength, the intensity of the high-harmonic radiation results is enhanced by one order of magnitude, when the metasurface is driven by various resonant and non-resonant wavelength combinations of a two-color field.
metamaterial nanostructure Fano resonance high-harmonic generation two-color field 
Chinese Optics Letters
2021, 19(12): 123202
胡凯 1,2徐亮 1杨伟锋 1曲立国 1,2[ ... ]刘文清 1,2
作者单位
摘要
1 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环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
开发了一种基于太阳跟踪方法用于测量大气污染气体成分的傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱系统, 该系统由太阳跟踪器、光路传输部分、光谱仪组成。设计了一种正交反射镜系统用于收集太阳光, 利用小孔成像原理实现太阳跟踪, 保证跟踪光路与测量光路同轴。推导了跟踪旋转时位置探测器 (PSD) 上光斑轨迹的理论计算公式, 用于指导 PSD 算法。该系统的工作波段为 600 ~ 5000 cm-1, 分辨率为 0.5 cm-1。利用光学软件 Zemax 分析了用于汇聚干涉光束的抛物镜焦距对干涉条纹的影响, 确定抛物镜焦距值为 52.5 mm, 满足系统指标的入射光的最大倾斜角为 0.118°, 给出了 PSD 的测量精度和系统跟踪精度的技术指标。并利用搭建的实验平台进行了初步户外实验, 验证了系统的合理性。
光谱学 太阳光谱 太阳跟踪 光学设计 傅里叶变换 光斑轨迹 spectroscopy solar spectrum sun tracking optical design Fourier transform spot trajectory 
量子电子学报
2021, 38(3): 290
沈先春 1,2,3,*徐亮 1,3孙永丰 1,2,3胡运优 1,2,3[ ... ]刘文清 1,3
作者单位
摘要
1 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环境光学与技术重 点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
将变量选择方法中 SFS、LASSO 和 Elastic Net 三种不同方法与广义交互验证准则相结合, 实现对 FTIR 光谱气体成分变量的初步筛选, 再采用循环迭代 CLS 方法对初步筛选的变量中浓度小于 0 的成分进行循环剔除, 然后根据变量在测量向量中的方向占比对选择的变量进行精选, 最终得到目标气体成分。为了验证各识别算法的识别性能, 分别进行了 CH4 和 SF6 外场排放实验, 两组实验结果表明建立的识别算法应用于气体目标识别的效率高、识别准确率高, 且能够识别出干扰成分 H2O。此算法为被动 FTIR 技术在危险气体泄露预警监测中的应用提供了方法基础。
光谱学 气体识别方法 变量选择技术 光谱分析 spectroscopy gas identification method variable selection method spectral analysis 
量子电子学报
2021, 38(3): 281
作者单位
摘要
1 中国中医科学院医学实验中心, 北京 100700
2 吉林农业大学中药材学院, 长春 130118
本试验通过二次谐波和偏振光影像技术检测烧烫伤小鼠瘢痕胶原纤维排列和密度的变化。在小鼠背部造烧烫伤深度模型, 模仿临床烧烫伤处理方法去除结痂, 6个月时通过二次谐波和液晶偏振光影像技术从活体皮肤水平面和离体组织矢状面检测烧烫伤小鼠瘢痕和瘢痕周围乳头层以及网状层胶原纤维排列和密度的变化。二次谐波成像结果显示, 正常皮肤乳头层和网状层胶原纤维呈随机排列的网状结构, 排列一致性低, 胶原纤维排列稀疏, 面密度少, 而瘢痕和瘢痕周围乳头层以及网状层胶原纤维排列一致性和面密度均明显增加。液晶偏振光影像技术结果表明, 与正常皮肤比较, 瘢痕和瘢痕周围乳头层以及网状层胶原纤维方位角变异程度明显降低, 相位差值增加。本试验通过二次谐波和偏振光影像技术发现, 瘢痕和瘢痕周围乳头层以及网状层胶原纤维的排列和密度均发生了改变, 而且二次谐波与液晶偏振光影像技术检测的结果趋势相同, 这为将来仅通过二次谐波成像技术无创鉴别瘢痕组织奠定了基础, 同时为在人体上诊断瘢痕和评估瘢痕治疗效果提供了方法。
二次谐波成像技术 偏振光影像技术 烧烫伤 瘢痕 胶原纤维 second harmonic imaging polarized light imaging burn scar collagen fibers 
激光生物学报
2020, 29(5): 405
陈育泽 1,2,*胡荣 1,2徐亮 1曲立国 1,2[ ... ]刘文清 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为了防止傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在车载运动过程中产生的振动对光谱仪造成 不良影响,保证光谱仪的信噪比及测量精度,采用角镜式干涉仪结构与单自由度减振系统相结合的FTIR光谱仪系统来提高仪 器抗振性能。对FTIR光谱仪系统进行了几组桌面振动测试实验,验证了角镜式结构具有一定抗振性能,其中单自由度减振系 统对系统抗振性能有明显提高。最后,进行了FTIR光谱仪系统车载实验,结果表明运动中测量的光谱平均信噪比达到静止过 程中平均信噪比的94%,整机系统能够在移动平台上平稳运行,具有良好的抗振性,为FTIR光谱仪的车载运行 检测提供了应用条件。
光谱学 傅里叶变换红外光谱仪 角镜 单自由度减振系统 抗振 信噪比 spectroscopy Fourier transform infrared spectrometer angle mirror single degree of freedom damping system vibration resistance signal-to-noise ratio 
量子电子学报
2020, 37(1): 9
骆冬根 1,2,*张苗苗 1,2孟炳寰 1许孙龙 2[ ... ]洪津 1
作者单位
摘要
1 中国科学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, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为实现星载多角度偏振成像仪在环境模拟测试、装星测试等场合的检测要求,设计了一种具有多角度、 多光谱和偏振性能的测试光源。依据多角度偏振成像仪的工作原理及测试需求,开展了检校光源的设计, 完成的光源方案由29个多波段LED平行光管米字型排布构成。通过光学建模,分析了平行光管口径、 发散角及安装视场,并在辐亮度计算基础上,完成了LED选型及驱动设计,以及匀光扩散片、衰减片、 偏振片及退偏器等组件设计,实现了满足仪器多波段不同动态范围要求的均匀光斑照明及标 准偏振度源输出。最终检测结果表明,光源满足多视场点、多光谱、偏振特性测试要求,稳定 性优于99.2%,偏振度优于1%,重复安装精度优于1个像元;满足载荷辐射5%、偏振2%、 几何1像元的性能检测需求,以及通道切换功能监视等要求。
光学仪器 测试光源 大视场 平行光管 性能检测 optical instrument test light source wide field of view collimator performance testing 
大气与环境光学学报
2019, 14(2): 144
马淑骅 1,2孙娅楠 1,2杨伟峰 1,2孙桂荣 3[ ... ]王毅 1,2
作者单位
摘要
1 中国中医科学院医学实验中心, 北京 100700
2 中医药防治重大疾病基础研究北京市重点实验室, 北京 100700
3 天津伊瑞雅生物科技有限公司, 天津 300399
4 天津中新药业集团股份有限公司中新制药厂, 天津 300380
本研究旨在观察重组人源胶原蛋白(recombinant human collagen,r-hc)对小鼠皮肤激光损伤的修复作用, 初步探索其作用机制。应用458~514 nm激光照射小鼠背部皮肤制作皮肤损伤模型, 将r-hc外涂于创伤皮肤, 剂量为 8 mg/mL(生理盐水配制), 每天涂抹1次, 连续给药14 d。分别于给药后1、4、7、14 d用双光子显微镜收集二次谐波(second harmonic generation,SHG)信号检测伤口真皮中的胶原纤维, 并进行常规 HE 染色, 观察伤口局部的病理学改变。体外试验检测r-hc对人皮肤角质形成细胞和成纤维细胞增殖活力的影响, 计算细胞存活率。在小鼠模型上显示, 与对照组相比, r-hc可明显加速伤口的愈合, 缩短伤口愈合时间; SHG显示 r-hc能够促进创伤局部胶原的产生; 体外试验也显示它有促进人皮肤成纤维细胞和角质形成细胞增殖的能力。由此可见, r-hc(8 mg/mL)对小鼠激光损伤皮肤有修复作用, 可能是通过促进表皮角质细胞和真皮成纤维细胞的增殖, 促进胶原的沉积而发挥修复作用的。
重组人源胶原蛋白 激光损伤 创伤愈合 二次谐波 recombinant human collagen laser irradiation damage wound healing second harmonic generation 
激光生物学报
2018, 27(5): 399
作者单位
摘要
1 中国科学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, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
相对辐射校正是实现多角度偏振探测仪全视场高精度辐射定标的关键技术之一。提出了一种高精度自动化的相对辐射校正方法, 采用15×15个分视场扫描测量的方式,通过高精度大型二维转台和大口径积分球参考光源实现全视场的辐射响应测量; 模拟在轨工作模式,规范了数据采集流程,编写数据采集软件实现了辐射响应图像数据获取;设计数据图像拼接算法和相关 的数据处理方法,完成了相对辐射校正的数据处理和精度分析。数据比对分析和精度分析结果表明相对辐射校正精度在0.5%~0.8%之内。
相对辐射校正 辐射定标 全视场 图像拼接 精度 relative radiometric correction radiometric calibration full field image mosaicking precision 
大气与环境光学学报
2018, 13(2): 141
康晴 1,2袁银麟 1,*李健军 1郑小兵 1[ ... ]洪津 1
作者单位
摘要
1 中国科学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, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
带外响应(带外泄漏)是影响多光谱遥感器(multi-spectral remote sensor, MsRS)辐射定标不确定度的重要因素。以多光 谱成像仪的443 nm通道为例,介绍了一种MsRS带外响应的测量、校正和精度验证方法。该方法主要利用一种新型大孔径光谱 可调积分球参考光源(spectrum-tunable integrating spheres reference light source, STIS)的分立波段和连续光谱 输出功能开展多光谱成像仪带外响应测量、校正及其精度验证实验,借助带外响应校正模型修正带内权重辐亮度,并与光谱 辐亮度计的测量参考值进行对比。结果表明,带外响应校正前后的带内WRL与光谱辐亮度计的测量参考值的差异由8.8%降 低到2.9%,初步验证了STIS在MsRS带外响应校正中的应用可行性。
辐射定标 带外响应 校正 权重辐亮度 radiometric calibration out-of-band response weighted radiant luminance 
大气与环境光学学报
2017, 12(6): 456

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