1 中国科学院理化技术研究所人工晶体研究发展中心，北京 100190
2 中国科学院大学未来技术学院，北京 100049
3 山东大学晶体材料国家重点实验室&晶体材料研究院，济南 250100
4 南京航天航空大学航天学院，南京 211106
采用顶部籽晶溶液生长法成功生长出尺寸为42 mm×20 mm×18 mm的高光学质量的紫外非线性光学晶体K3B6O10Br(KBB)。根据其结构对称性要求，将KBB晶体定向加工成不同的器件切型，系统表征其光电性能。对KBB晶体电弹常数进行了系统的表征，受微观结构影响，压电常数各向异性较大，最大的压电常数d33=6.69 pC/N。KBB晶体具有良好的激光频率变换、电光及压电性能，在光电子领域显示出潜在的应用前景。
紫外非线性光学晶体 顶部籽晶溶液生长法 晶体生长 电光系数 压电性能 ultraviolet nonlinear optical crystal K3B6O10Br K3B6O10Br top-seeded solution growth method crystal growth electro-optical coefficient piezoelectric property
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工信部重点实验室，江苏 南京 211106
2 常熟理工学院电气与自动化工程学院，江苏 常熟215506
为了提高分布式光纤温度传感的空间分辨率，提出了一种基于大调制中心频率的外调制布里渊光相关域反射（BOCDR）新技术。笔者发现了外调制BOCDR系统中的拍频谱噪声，分析了该噪声的起因以及其对被测信号混叠的影响，并据此发现使用较大的调制中心频率可以抑制拍频谱噪声对布里渊散射信号混叠的影响，从而获得较高的空间分辨率及较大的温度测量范围。利用所提出的基于大调制中心频率的BOCDR新技术，在一个验证实验中，使用一段长为17.2 m的G657光纤实现了连续分布式测量。实验结果表明，外调制BOCDR系统的空间分辨率为11.6 cm，温度的测量不确定度为0.26 ℃，测量不确定度比同类系统低一个数量级。
光纤光学 光纤传感器 分布式传感 温度传感 布里渊光相关域反射 高空间分辨率 中国激光
2023, 50(13): 1306005
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Photoelectric Detection and Perception of Ministry of Industry and Information Technology, College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
2 College of Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China
We investigate the nonlinear optical limiting effect of novel graphene dispersions and graphene dispersions in carbon tetrachloride at a wavelength of 3.8 µm. The transmittances of graphene dispersions in carbon tetrachloride under two different concentrations (0.004 and 0.008 mg/mL) and two different solution thicknesses (10 and 20 mm) are measured. The influences of concentration and thickness on the optical limiting effect of graphene dispersion are analyzed. Theoretical analysis of the experimental data shows that the main optical limiting mechanism of the new graphene dispersions is Mie scattering. The limiting capacity coefficient of the new graphene dispersion in carbon tetrachloride reaches 0.405 and the minimum transmittance reaches 0.292 when the concentration is 0.004 mg/mL and the thickness is 20 mm. The graphene dispersions in carbon tetrachloride can be used to achieve good nonlinear optical limiting effects at the wavelength of 3.8 µm.
nonlinear optical limiting nonlinear scattering graphene dispersion Chinese Optics Letters
2023, 21(2): 021902
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室，南京航空航天大学航天学院，江苏 南京 211106
2 南京航空航天大学物理学院，江苏 南京 211106
3 南京医科大学江苏省口腔疾病研究重点实验室，南京医科大学附属口腔医院儿童口腔预防科，江苏 南京 211106
本文提出了一种基于谱域偏振敏感光学相干层析(SD-PSOCT)成像系统的局域偏振属性提取算法，并将其用于生物组织烧伤深度的定量测量。该SD-PSOCT系统采用全单模光纤器件，使用光纤型偏振控制器实现单偏振态入射样品，利用线性波数光谱仪实现偏振敏感探测，基于逐层迭代算法恢复局域偏振属性信息。测量了四分之一波片的相位延迟和光轴方位角，重建了不同程度烧伤牛腱组织的OCT强度图像、累积相位延迟层析图像、累积光轴方位角层析图像、局域相位延迟层析图像和局域光轴方位角层析图像。基于局域相位延迟层析图像定量测量了不同程度烧伤牛腱组织的烧伤深度，验证了该系统用于定量测量生物组织烧伤深度的可行性和临床应用潜力。
医用光学 偏振敏感探测 光学相干层析成像 局域偏振属性提取 烧伤深度测量 中国激光
2022, 49(24): 2407203
1 南京航空航天大学空间光电探测与感知工信部重点实验室, 江苏 南京 211106
2 南京航空航天大学理学院, 江苏 南京 211106
为了提高光纤宏弯温度传感器的性能,提出了一种基于聚酰亚胺(PI)涂覆的新颖光纤宏弯温度传感器。利用基于纤芯-包层-无限涂覆层结构的光纤弯曲损耗-温度测量方法确定了传感器的光纤弯曲半径,将PI薄膜涂覆在1060-XP光纤包层外获得了新型的光纤宏弯温度传感器。该传感器的温度传感实验结果表明,PI涂覆不仅能提升光纤的机械性能和耐热性,还可实现温度灵敏度和温度测量分辨能力的显著提高。该新颖的光纤宏弯温度传感器可实现-20~100 ℃的宽温测量范围,温度灵敏度为0.072 dB/℃,分辨能力为0.14 ℃。与其他光纤宏弯温度传感器相比,所设计的传感器的温度传感性能显著提高。
光纤光学 光纤传感器 光纤宏弯 纤芯-包层-无限涂覆层结构 温度传感 聚酰亚胺
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Photoelectric Detection and Perception of Ministry of Industry and Information Technology, College of Astronautics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China
2 College of Science, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, China
A novel infrared broadband nonlinear optical limiting (NOL) technology based on stimulated Brillouin scattering (SBS) in fiber is proposed. The fiber allows a weak infrared laser to pass through, but blocks an intense laser with the same wavelength due to the SBS effect. This NOL technology has been experimentally proved to have excellent NOL performance for incident pulsed lasers with a typical infrared wavelength of 3.6 µm. The linear transmissions of 1 m and 0.5 m fibers are higher than 90%, and the lowest nonlinear transmissions are reduced to 0.89% and 1.23%, respectively.
nonlinear optical limiting stimulated Brillouin scattering As2Se3 fiber Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031902
1 南京航空航天大学 理学院, 南京 211106
2 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 南京 210016
为了实现电介质超表面的聚焦功能和对光场相位的调控, 采用几何相位调制原理设计微元结构及空间分布, 以SiO2为基底、亚波长TiO2椭圆柱的六边形晶胞为基本结构, 设计了一种相位突变呈抛物线梯度分布的聚焦超表面, 适用于480nm~580nm波段。基于此结构进行了理论分析和实验验证, 发现该结构对线偏振光聚焦, 其归一化后的半峰全宽约为428nm, 而对矢量光聚焦约为258nm, 获得了更出色的聚焦效果。研究了3阶和4阶Ince-Gaussian矢量光场通过该超表面后的聚焦特性, 得到了聚焦场能保持入射矢量光场的基本空间结构, 但中心结构信息会有损失的结果, 即Ince-Gaussian矢量涡旋光场由于涡旋相位的存在, 聚焦后会呈现破缺的空间结构。结果表明, 超表面结构和入射光场矢量结构之间的匹配程度是影响聚焦特性的重要因素。该研究为理解复杂矢量光场的超表面聚焦机理提供了参考。
衍射 超表面 几何相位 矢量光场 涡旋相位 diffraction metasurface geometric phase vector optical field Ince-Gaussian Ince-Gaussian vortex phase
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
2 2.南京航空航天大学 工业和信息化部重点实验室, 空间光电探测与感知实验室, 南京 210016
3 3.南京航空航天大学 航天学院, 南京 210016
4 4.上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093
5 5.中国科学院 海西创新研究院, 福建 350002
新型闪烁晶体Gd3(Al,Ga)5O12:Ce(简写为GAGG:Ce)在制备过程中易出现多晶扭曲生长、组分偏析等问题, 严重影响晶体的性能。为了得到大尺寸高质量的GAGG:Ce晶体, 采用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)和X射线激发发射谱(XEL)等手段, 结合熔体特性分析了GAGG:Ce晶体多晶扭曲生长、组分偏析的形成机制。通过调整温场、抑制组分挥发等方法生长出φ50 mm×120 mm的GAGG:Ce晶体, 并重点研究了GAGG:Ce晶体的光谱特性与闪烁性能。结果表明: GAGG:Ce晶体的光输出达58000 ph./MeV, 能量分辨率为6.4%@662 keV, 在550~800 nm波长区间的透过率约为82%。晶体闪烁衰减快分量为126 ns (83%), 慢分量为469 ns (17%)。晶体的发射峰中心波长在550 nm左右, 与硅光电倍增管的接收波长匹配, 且发光峰值处的透过率EWLT(Emission Weighted Longitudinal Transmittance)值高达79.8%。GAGG:Ce晶体兼具高光输出与高能量分辨率, 在中子和伽马射线探测领域具有广阔的应用前景。
1 中山火炬职业技术学院光电信息学院, 中山 528436
2 南京航空航天大学航天学院, 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 南京 211106
3 山东大学晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
4 江苏省埃迪机电设备实业有限责任公司, 南京 211101
5 中国电子科技集团第55研究所, 南京 210016
本文系统地研究了(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PZN-PT)单晶的光学透过率与结晶取向和组分的关系, 发现四方相单晶的透过率明显大于三方相和准同型相界(MPB)。［001］方向极化的四方相PZN-12%PT单晶在0.5～5.8 μm的波段范围内, 未镀增透膜的晶片透过率约为65％; 准同型相界处PZN-8%PT单晶沿［011］方向极化的单晶透过率高于［001］和［111］方向。随着PT含量变高, 单晶带隙逐渐变小。本文中还测量不同组分单晶的折射率, 和大多数ABO3型钙钛矿结构化合物相似, PZN-PT单晶的折射率较大, 随着波长的减小其值迅速增大。晶体的色散现象明显, 拟合得出各组分晶体的色散方程。利用塞纳蒙补偿法和双光束干涉法测量了电光系数, PZN-PT单晶的电光系数较大, 在准同型相界附近其值达到极大, ［001］方向极化PZN-8%PT单晶有效电光系数为460 pm/V, 比广泛应用的铌酸锂高出20倍。四方相PZN-12%PT单晶有效电光系数为138 pm/V, 在20～80 ℃范围内其值变化不大。良好的透光性能和优异的电光性质, 使PZN-PT单晶可以满足高速低功耗电光器件的要求。
电光晶体 透过率 色散 电光系数 晶体生长 electro-optic crystal PZN-PT PZN-PT transmittance dispersion electro-optic coefficient crystal growth
