红外与激光工程
2022, 51(9): 20210954
1 上海交通大学生物医学工程学院Med-X研究院，上海 200030
2 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室，北京 100029
3 北京大学跨学部生物医学工程系，北京 100081
光动力疗法是一种利用特定波长的光激发光敏剂产生活性氧，进而杀死肿瘤细胞或者病变组织的方法。近年来，光动力疗法以其非侵入性、副作用小等优点受到了国内外的广泛关注，但该方法的应用却受到了激发光穿透深度及光敏剂亚细胞靶向能力的限制。本研究团队合成、表征了具有核仁靶向能力的碳点光敏剂，并将其用于细胞双光子光动力疗法，在低剂量的光照和光敏剂条件下，获得了优异的治疗效果。
医用光学 光动力疗法 双光子吸收 核仁靶向 碳点 中国激光
2022, 49(15): 1507104
1 山东大学信息科学与工程学院, 山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛 266237
2 山东大学激光与红外系统集成技术教育部重点实验室, 山东 青岛 266237
3 广东大湾区空天信息研究院, 广东 广州 510700
4 东京大学物性研究所, 日本 千叶 277-8581
综述了真空紫外193 nm波段固体激光光源的发展情况,具体包括所涉及到的主要非线性晶体[偏硼酸钡(BBO)晶体、三硼酸锂(LBO)晶体、六硼酸铯锂(CLBO)晶体、氟代硼铍酸钾(KBBF)晶体等]的各类特性及其对比分析、近几十年来193 nm波段连续固体激光和脉冲固体激光的发展脉络、用于产生193 nm固体激光的各种基频光源组合,并对它们的优劣势进行了分类分析和对比。对影响非线性晶体紫外透过率和紫外激光输出功率的双光子吸收效应进行了描述,并对深紫外激光器中的激光诱导污染效应进行了描述,指出几类常用的避免或者缓解该效应的方法。最后对实现超高重复频率准连续真空紫外激光的难度和应当解决的问题进行了探讨。
光学学报
2022, 42(11): 1134010
强激光与粒子束
2022, 34(3): 031006
1 云南师范大学物理与电子信息学院, 云南 昆明 650500
2 云南师范大学云南省光电信息技术重点实验室, 云南 昆明 650500
3 云南师范大学可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室, 云南 昆明 650500
原子层数是对黑磷物理性质宽波段可调谐的重要参量。基于5跳参数连续近似模型,从理论上研究了单层、双层和三层黑磷的双光子吸收系数对原子层数以及入射光偏振方向的依赖性。计算结果表明:黑磷的双光子吸收系数在扶手型方向上比锯齿型方向上大10个数量级,且双光子吸收系数随着层数的增加而增大,并且吸收峰发生红移;双光子吸收系数随入射线偏振光的偏振角度按余弦函数呈周期性变化,当入射光偏振方向沿扶手型方向时双光子吸收系数最大,随着入射角度的增大,吸收系数减小,直至偏振方向与锯齿型方向一致时达到最小。上述研究为将黑磷应用于光电器件提供了一定的理论指导。
非线性光学 双光子吸收 黑磷 原子层数 偏振方向
东南大学 先进光子学中心，江苏 南京 210096
具有偏振结构分布的强激光与非线性光学材料相互作用导致了多种新颖的非线性光学效应，反映了材料的非线性光学特性，调制了光场的传播行为。笔者概述了矢量光场激发三阶非线性光学效应的研究进展。首先简要介绍了任意偏振光激发三阶非线性光学效应的理论，如非线性薛定谔方程、光束传播方程、各向同性和各向异性三阶非线性光学系数。也简要介绍了表征三阶非线性光学系数的 Z-扫描技术。在弱聚焦条件下，给出了诸如径向偏振光、杂化偏振光和柠檬型庞加莱光束这三种类型矢量光场的焦场表达式。其次，重点回顾了多种矢量光场激发的各向同性/各向异性三阶非线性光学效应，包括径向偏振光激发的各向异性非线性光学效应、杂化偏振光激发的各向同性和各向异性非线性光学效应、柠檬型庞加莱光束激发的各向同性/各向异性非线性光学效应。最后，简要讨论了矢量光场在非线性偏振旋转、光束整形、可控光场塌缩与成丝和光限幅方面的应用。
矢量光场 非线性折射 双光子吸收 各向同性 各向异性 vectorial light field nonlinear refraction two-photon absorption isotropy anisotropy 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201050
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
以52SiO2-8Na2CO3-16Al2O3-33NaF-3LuF3-0.15Yb2O3-0.03Ho2O3的配比方式, 在1 500 ℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho3+/Yb3+共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度, 二者的均方根差为δrms=8.23×10-7。计算了Ho3+的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明：(1)5I7级寿命较长, 为0.28 ms,适合作为上转换中间能级; (2)5I6→5I8能级的跃迁分支比为90.90%, 可用于产生1 167 nm的激光。在980 nm红外激光的激发下, Ho3+/Yb3+共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550 nm)上转换荧光和较强红色(650 nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应5S2,5F4→5I8和5F5→5I8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980 nm LD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18, 由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明, 玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。
玻璃陶瓷 上转换发光 Judd-Ofelt理论 双光子吸收 glass ceramic up-conversion Judd-Ofelt theory two-photon absorption
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室 光电对抗技术创新研究室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
蓝紫激光和中红外激光在基础研究和**工程中有重要的应用前景。单光子吸收的碱金属蒸气激光器具有量子效率高、受激发射截面大和热管理性能好等优点, 近些年来已成为激光领域中研究热点之一, 目前已实现kW量级的输出。双光子吸收的碱金属蒸气激光器可实现蓝紫激光和中红外激光级联输出的特性, 也引起越来越多的关注。本文从碱金属原子密度、泵浦光功率、偏振和频率失调量以及调控激光等几种影响因素出发, 综述了双光子吸收碱金属蒸气激光的研究进展, 在此基础上分析了影响激光输出特性的原因, 最后对双光子吸收碱金属蒸气激光器的发展趋势进行了展望。
碱金属蒸气激光器 双光子吸收 红外激光 蓝紫激光 alkali vapor laser two-photon absorption infrared laser blue-violet laser
1 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, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 上海大学物理学院, 上海 200444
采用高温热熔融法制备了CdTe量子点掺杂的硅酸盐玻璃, 测试了其拉曼、吸收和发射光谱, 验证了量子点掺杂玻璃的量子尺寸效应。在飞秒激光（800 nm和960 nm）激发下, CdTe量子点掺杂玻璃产生了上转换荧光, 证明了其为双光子吸收诱导发光, 发现双光子荧光对激发波长有一定的范围要求, 测得CdTe量子点掺杂玻璃的非线性吸收系数可达3.62×10-11 m/W。
材料 量子点 硅酸盐玻璃 上转换荧光 双光子吸收 中国激光
2018, 45(10): 1003003
1 中南大学物理与电子学院 超微结构与超快过程湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 东南大学 先进光子学中心, 江苏 南京 210096
基于飞秒激发Z扫描实验技术, 研究了氮化镓薄膜和不同铝掺杂含量的掺铝氮化镓(以下简称铝镓氮)薄膜的超快非线性光学响应特性。在开孔Z-scan测试中, 纯GaN晶体薄膜表现出典型的双光子吸收特性, 双光子吸收系数为3.5 cm/GW, 且随着激发光强的增大而逐渐减小。随后测试了不同铝掺杂含量的AlxGa1-xN薄膜的非线性吸收系数。结果表明, 随着铝掺杂摩尔分数的提高(0, 19%, 32%, 42%), 非线性吸收系数逐渐减小(18, 10, 6, 5.6 cm/GW)。结合半导体非线性吸收理论分析, AlxGa1-xN薄膜材料的非线性过程主要是双光子吸收主导非线性响应物理过程。实验结果与半导体双光子吸收过程Sheik-Bahae理论符合得很好。
铝镓氮薄膜 双光子吸收 能带调控 AlxGa1-xN films two-photon absorption band-gap engineering
