1 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，天津 300457
2 南开大学深圳研究院，广东 深圳 518083
70多年前，黄昆先生提出了著名的“黄昆方程”和“声子极化激元”的理念，开启了极化激元研究的先河。迄今为止，黄昆方程作为以中国本土科学家命名的方程，仍然是描述极化激元最好的理论之一。在后续的几十年里，随着超快光学、纳米光学和太赫兹物理与技术的迅速发展，声子极化激元再次成为了研究的热点前沿，表面声子极化激元的相关研究为电磁波的局域和控制带来了新的维度。近几年，南开大学团队发展了黄昆方程，提出了“受激声子极化激元”的概念，逐步打开了声子极化激元参与并主导的光与物质相互作用研究的大门。基于受激声子极化激元的各种铌酸锂片上集成的太赫兹应用也得益于此，取得了长足的发展。本文对声子极化激元和受激声子极化激元等相关概念加以回顾，介绍受激声子极化激元参与下的光与物质的相互作用体系，并以太赫兹非线性光学和铌酸锂片上集成应用等研究为例，阐述声子极化激元和太赫兹物理领域近年来的发展。
非线性光学 超快光学 声子极化激元 太赫兹 亚波长光学 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0119001
1 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，天津 300457
2 南开大学深圳研究院，广东 深圳 518083
太赫兹波与离子晶体中光学声子耦合形成的受激声子极化激元，为太赫兹波在晶体材料中的传输调控和非线性增强提供了有效途径，进而为强场太赫兹科学技术的发展开辟了新的可能性。从物理概念、实验方案、调控手段等方面简要回顾了受激声子极化激元相关的研究进展，分析了受激声子极化激元作用下太赫兹波对光与物质相互作用机制的影响，展望了受激声子极化激元在未来强场太赫兹科学技术中的发展潜力与应用前景。
太赫兹 受激声子极化激元 传输调控 非线性效应 中国激光
2023, 50(17): 1714004
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Weak-Light Nonlinear Photonics, Ministry of Education, TEDA Applied Physics Institute and School of Physics, Nankai University, Tianjin 300457, China
2 Shenzhen Research Institute of Nankai University, Shenzhen 518083, China
Compact terahertz (THz) devices, especially for nonlinear THz components, have received more and more attention due to their potential applications in THz nonlinearity-based sensing, communications, and computing devices. However, effective means to enhance, control, and confine the nonlinear harmonics of THz waves remain a great challenge for micro-scale THz nonlinear devices. In this work, we have established a technique for nonlinear harmonic generation of THz waves based on phonon polariton-enhanced giant THz nonlinearity in a 2D-topologically protected valley photonic microcavity. Effective THz harmonic generation has been observed in both noncentrosymmetric and centrosymmetric nonlinear materials. These results can provide a valuable reference for the generation and control of THz high-harmonics, thus developing new nonlinear devices in the THz regime.
nonlinear optics terahertz waves topological edge states valley Hall effect Chinese Optics Letters
2023, 21(8): 081901
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(2): 020601
南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
介绍了一种基于螯合剂功能化的拉锥光纤传感器，用于定量检测低浓度重金属铅离子Pb2+。该传感器由单模和四芯光纤制成，并对中间四芯光纤进行拉锥到直径15 μm。在此基础上，使用乙二胺四乙酸（EDTA）作为金属螯合剂固定在拉锥四芯光纤传感器表面，从而实现对铅离子Pb2+的高灵敏度检测。实验结果表明，该传感器对重金属铅离子Pb2+检测限为1 ng/mL。此外，该传感器具有良好的稳定性，以及制备工艺简单和响应速度快等优点。
锥形光纤 传感器 乙二胺四乙酸 Pb2+检测 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106025
中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030000
针对现实场景中双模态红外图像融合对异类差异特征协同优化融合的需求, 且现有差异特征属性无法根据差异特征多个属性的变化针对性地调整融合算法进行有效驱动, 导致融合效果差的问题, 提出了面向双模态红外图像融合算法选取的联合可能性落影构造方法。首先计算双模态红外图像多融合算法下不同差异特征的融合有效度、统计差异特征分布特性; 再构造差异特征融合有效度的可能性分布, 通过最小二乘估计法拟合可能性分布函数; 然后通过择优比较法对不同差异特征融合有效度的可能性分布进行对比分析, 确定差异特征可能性分布函数投影权重, 构造联合可能性落影函数; 最后分析联合可能性落影函数截集水平, 结合差异特征分布特性构建融合性能指标动态选取最优融合算法。实验结果表明, 本文方法所选出的最优融合算法在主客观综合分析上优于其他算法, 验证了本文将联合可能性落影运用于双模态红外图像最优融合算法选取中有效性和合理性。
双模态红外图像 融合算法选取 可能性合成 联合可能性落影 dual-mode infrared image, fusion algorithm selecti
1 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
2 中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900
为了对硝酸钆进行高灵敏检测，研究一种基于微纳光纤干涉仪的光纤环腔激光传感器。制备了一种具有双锥结构的微纳光纤干涉仪，微纳光纤的强倏逝场可与外界环境或周围介质发生有效相互作用，且倏逝场随着光纤双锥结构直径的减小不断增强，折射率传感的灵敏度指标也有显著提高。实验结果表明：当微纳光纤的直径为20 μm时，传感器的折射率灵敏度达1925 nm/RIU；对于硝酸钆溶液的质量浓度，该传感器的灵敏度高达0.172 nm/（mg·mL-1）。此外，该光纤环形激光传感器具有灵敏度高、结构紧凑等优点，在生物修饰和化学传感等方面有广阔的应用前景。
传感器 光纤环形激光器 微纳光纤 倏逝波 折射率测量 硝酸钆测量 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0528002
杭州春来科技有限公司工业事业部, 浙江 杭州 310052
基于可调谐半导体中红外激光吸收光谱技术与长光程多次反射技术的有机结合, 利用乙炔 (C2H2) 气体位于中红外波段 3025.7 nm 附近的吸收谱线, 实现了 nmol/mol 级微量 C2H2 气体的快速实时检测。通过 DDS 芯片 AD9958 产生高频正弦波与三角波信号叠加, 经恒流电路实现对带间级联激光器的稳定驱动, 采用 HgCdTe 光电检测器接收中红外激光, 通过集成锁相放大器提取目标信号。基于 White 型多次反射与平面反射的组合设计了一款长光程吸收池, 测量光程达到 19.2 m, 进一步降低了 C2H2 检出限。在实验室对 0～1000 nmol/mol 微量 C2H2 进行了初步测试, 结果表明线性误差不超过 ±1% F.S., 检出限达到 0.29 nmol/mol, 表明该方法具有测量准确性高、测量不受背景气体交叉干扰和使用方便等优势。
光谱学 中红外激光 多次反射 C2H2检测 spectroscopy mid-infrared laser multiple-reflection C2H2 detection
南昌航空大学无损检测教育部重点实验室, 江西 南昌330063
对基于微锥的侧抛光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构进行了理论和实验研究。与传统没有经过侧边抛磨的光纤MZI相比,可以看出控制光纤侧抛深度可以有效地提高MZI结构的折射率传感性能。研究结果表明:侧抛深度达41.7 μm时,折射率在1.34附近的传感灵敏度达-117.145 nm/RIU。利用侧抛光纤MZI结构结合亲水性材料氧化石墨烯(GO),通过将其沉积在侧抛光纤MZI表面,实现了对温度和湿度双参量的同时测量。温度和相对湿度(RH)的传感灵敏度分别达131.77 pm/℃和-76.1 pm/%RH。所提侧抛光纤MZI传感器结构具有灵敏度高、低成本和制备简单等优点,在生物化学传感领域具有广泛的应用前景。
光纤光学 马赫-曾德干涉仪 侧边抛磨 氧化石墨烯 温湿度传感
南开大学弱光非线性光子学教育部重点实验室, 物理科学学院&泰达应用物理研究院, 天津 300071
基于过饱和掺杂硅材料制备的光电探测器表现出低电压高增益、可见光到近红外波段宽光谱响应等优点,主要介绍了飞秒激光过饱和掺杂的作用机制,以及相应硅基光电探测器的国内外研究进展,具体讨论了如何提升器件响应、抑制暗电流、改善材料晶格质量、提升载流子输运能力等问题,介绍了器件在柔性光电子领域的应用拓展,并展望了飞秒激光过饱和掺杂硅基光电探测器的发展前景。
激光光学 飞秒激光 黑硅 过饱和掺杂 光电探测器 激光与光电子学进展
2020, 57(11): 111430
