期刊基本信息
创刊:
1981年 • 半月刊
名称:
光学学报
英文:
Acta Optica Sinica
主管单位:
中国科协
主办单位:
中国科学院上海光机所
中国光学学会
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
龚旗煌
执行主编:
赵建林
副主编:
邵建达 刘文清 华灯鑫 张旭苹 刘辉
ISSN:
0253-2239
刊号:
CN 31-1252/O4
电话:
021-69916837
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
150元/期

本期栏目 2023, 43(16)

MORE

光学学报 第43卷 第16期

作者单位
摘要
光学学报
2023, 43(16): 1623000
作者单位
摘要
1 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室,北京 100871
2 南开大学物理科学学院,天津 300071
3 北京工业大学理学部信息光子技术研究所,北京 100124
4 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
神经网络中的非线性激活层可以改变多层网络数据间的线性变换关系,使神经网络得以进行更复杂的学习。为实现处理速度更快,能耗更低的运算,近年来光子领域的神经网络逐渐受到重视,一系列光学非线性激活函数器件应运而生。本文综述了近年来在光学神经网络中引入非线性激活函数的工作,从光学非线性函数的物理机制及其在光学神经网络中的应用出发,对该领域的工作进行了回顾;总结并讨论了光学神经网络中光学非线性激活函数器件发展所面临的挑战及变化趋势,并基于此展望了其发展前景。
非线性光学 光学神经网络 非线性激活函数 nonlinear optics optical neural networks nonlinear activation function 
光学学报
2023, 43(16): 1623001
肖发俊 1,2,*赵建林 1,2,**
作者单位
摘要
1 西北工业大学物理科学与技术学院,陕西 西安 710129
2 西北工业大学光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室,陕西 西安 710129
表面等离激元因其极强的束缚光场能力,成为亚波长尺度下研究光与物质相互作用的理想平台,也是构建未来小型化、低功耗、高便携光电子器件的核心单元。更多维度、更加精确和灵活地调控等离激元的模式性质对推动其基础和应用研究至关重要。近年来,光场调控技术的发展,拓展了人们利用光场的维度,也赋予光场更强大的操控等离激元模式的能力。本文简述了矢量光场与等离激元模式作用的基本理论与物理机制,回顾了近年来矢量光场调控等离激元模式激发、耦合和远场辐射的研究进展,并介绍了相关研究在增强光谱、纳米颗粒光捕获、纳米位移传感等方面的应用。
表面等离激元 矢量光场 模式耦合 单向散射 surface plasmons vector beams mode coupling unidirectional scattering 
光学学报
2023, 43(16): 1623002
冯娟 1王波 1,*陈险峰 1,2,3
作者单位
摘要
1 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海交通大学物理与天文学院,上海 200240
2 上海量子科学研究中心,上海 201315
3 山东师范大学光场调控及应用中心,山东 济南 250358
光的自旋轨道耦合现象在微纳尺度的光与物质相互作用中几乎无处不在。偶极辐射等非傍轴光在空间传播中具有自发自旋轨道耦合,当光遇到各向异性结构、磁性结构、手性结构,以及具有波长尺度空间不均匀的结构时,自旋轨道耦合现象也时常发生。对光的自旋深入研究不仅有利于新光学现象的发掘,还为微纳光场操纵提供了新途径。近些年来,基于几何相位的超构表面在新型自旋光控制中展示出了很多重要应用,实现了多维度、多波长的激光自旋控制,产生了纠缠光子、自旋依赖的偏振热光源等,也发展了一些基于光自旋的超灵敏测量手段。相比而言,光与无序微纳结构相互作用的研究则较少。无序结构内在的随机性使得该体系的自旋轨道耦合变得复杂,光场的表征需要考虑统计特性,为测量、分析带来了一定挑战。此外,随机系统的光子自旋霍尔效应机理还没有完全清楚,随机几何相位涨落或者涡旋都能使光产生自旋霍尔效应,但是两者有很大的物理差异。因此,光子自旋霍尔效应与无序几何相位之间的规律还有待深入探索。首先介绍光的自旋概念、不同体系下的基本自旋轨道耦合现象,然后分析以超构表面为平台研究的二维随机体系对光自旋轨道耦合与光子自旋霍尔效应的影响,包括各向异性无序、磁光涨落、涡旋、随机偶极子辐射等产生的光自旋分离现象。这些研究和分析有利于将来用光自旋霍尔信号作为新的探测和控制手段,研究相互作用体系的相变与演化。
光自旋 超构表面 随机现象 光学涡旋 几何相位 photonic spin metasurface random phenomenon optical vortex geometric phase 
光学学报
2023, 43(16): 1623003
杨家伟 1,2崔开宇 1,2,*熊健 1,2饶世杰 1,2[ ... ]黄翊东 1,2,3,**
作者单位
摘要
1 清华大学电子工程系,北京 100084
2 北京国家信息科学技术研究中心,北京 100084
3 北京量子信息科学研究院,北京 100084
基于空间扫描或波长扫描的传统光谱成像设备体积庞大,无法获取动态的光谱信息。利用超表面可以实现丰富的光谱调制函数,结合计算重建和空分复用方法可以实现高光谱分辨率和空间分辨率的实时光谱成像芯片。本文介绍了超表面光谱成像的基本原理,分别阐述了基于规则形状和自由形状的超表面光谱成像芯片的设计方法与性能指标,以及基于神经网络的光谱图像快速重建算法,简述了超表面光谱成像芯片在活体大鼠脑光谱成像、人脸防伪识别、自动驾驶等领域的应用,最后讨论和展望了超表面光谱成像芯片未来的发展趋势和应用前景。
光学器件 超表面 光谱成像 自由形状超原子 神经网络 optical devices metasurface spectral imaging freeform-shaped meta-atoms neural network 
光学学报
2023, 43(16): 1623004
作者单位
摘要
山东师范大学物理与电子科学学院,山东 济南 250358
表面晶格共振源于周期阵列的衍射耦合,理论上可以获得高品质因子,并可有效增强光与背景环境中物质的相互作用。本文首先介绍在垂直入射激发条件下金属及高折射率介质纳米颗粒阵列中表面晶格共振的基本性质以及实现高品质因子的技术手段;然后,介绍基于反射镜上高深宽比介质纳米柱阵列在非对称折射率环境实现高品质因子表面晶格共振的研究进展;最后,探讨目前研究存在的局限以及后续的努力方向。
表面模 衍射 表面等离激元 Mie散射 surface mode diffraction surface plasmon Mie scattering 
光学学报
2023, 43(16): 1623005
刘勇良 1刘文玮 1程化 1,*陈树琪 1,2,3,**
作者单位
摘要
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 300071
2 南开大学材料科学与工程学院,智能传感交叉科学中心,天津 300350
3 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
空间光学模拟计算具有大规模并行计算、低功耗和超快响应速度的信息处理优势,在图像处理、边缘检测和机器学习方面显示出巨大的应用潜力。本文回顾了空间光学模拟计算的发展,着重阐述了空间光学模拟计算结合超表面在不同理论模型及体系中的研究进展与应用,通过引入人工微结构替代传统大尺寸光学元件,推动空间光学模拟计算器件向微型化、集成化发展;总结了基于自旋轨道耦合、拓扑等物理效应的新型空间光学模拟计算最新进展,为实现超带宽高速信息处理提供了新思路;对空间光学模拟计算现有挑战和研究前景进行了分析和讨论。
空间光学模拟计算 空间微分器 傅里叶光学 超表面 光学自旋霍尔效应 spatial optical analog computing spatial differentiators Fourier optics metasurface spin Hall effect of light 
光学学报
2023, 43(16): 1623006
作者单位
摘要
暨南大学纳米光子学研究院广东省纳米光学操控重点实验室,广东 广州 511443
超构表面是人工设计的二维平面结构,可为光学器件的小型化和集成化提供新的思路。近年来,随着这一领域的不断发展,基于超构表面光学的各种光场调控机理和功能器件被提出。本文以光场操控的琼斯矩阵自由度为出发点,对近十年来的超构表面光学进展进行归类和综述,总结不同自由度琼斯矩阵的设计方法和相应的应用,并展望多自由度的超构器件研究的发展趋势。
超构表面 琼斯矩阵 多自由度 相位调控 振幅调控 metasurfaces Jones matrix multiple degrees of freedom phase modulation amplitude modulation 
光学学报
2023, 43(16): 1623007
作者单位
摘要
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093
连续域束缚态(BIC)是一种特殊本征态,它与扩展态共存却具有强烈的局域性,不向自由空间辐射能量。自1929年被发现以来,BIC的相关理论与实验都取得了长足发展,成为当前的一个热门研究方向。在BIC研究的众多方向中,光子学是BIC研究中的一个重要平台,在非线性光学、传感与滤波、波导与通信等方向都有应用。本文回顾了BIC的研究历史并系统地介绍了光子学领域中BIC的分类及产生机制;归纳了几种常用的理论分析方法,并讨论了光子学BIC现有的应用以及未来展望。
光子学 连续域束缚态 高品质因子 涡旋奇点 photonics bound states in the continuum high quality factor vortex singularity 
光学学报
2023, 43(16): 1623008
刘清权 1,3关学昱 1,3,4崔恒毅 1,3,4王少伟 1,3,4,*陆卫 1,2,3,4,**
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 上海科技大学物质科学与技术学院,上海 201210
3 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心,上海 200083
4 中国科学院大学,北京 100049
法布里-珀罗(F-P)微腔作为基础的光学谐振器,因其结构设计方法成熟、品质因子高等特性,在近现代光学领域中具有举足轻重的地位。近年来,随着微纳加工技术的不断成熟,F-P微腔进入了一个新的发展阶段,其结构展现出集成化、多样化、功能定制化的特点,其应用领域也得到进一步拓展。本文总结了近20年来F-P微腔在光场调控领域的研究进展,重点介绍了基于F-P微腔的分光结构及光谱探测应用、F-P微腔中光子与低维材料相互作用的研究,以及F-P微腔在参数精密测量、生物检测、多维光场调控等方面的潜在应用,并对未来F-P微腔的发展及新的应用前景进行了展望。
光学器件 法布里-珀罗微腔 微型光谱仪 低维材料 精密测量 光场调控 耦合 optical devices Fabry-Pérot microcavity miniature spectrometer low-dimensional materials precision measurement optical field control coupling 
光学学报
2023, 43(16): 1623009
岳舒啸 1,2张喆 1,2关放 1,2,3,*资剑 1,2
作者单位
摘要
1 复旦大学微纳电子器件与量子计算机研究院,上海 200438
2 复旦大学应用表面物理国家重点实验室,上海 200438
3 张江复旦国际创新中心,上海 201210
Brewster效应作为一种经典物理现象描述了平面偏振电磁波在电介质表面上的零反射行为。随着超材料和超表面的迅速发展,Brewster效应得到了许多扩展研究。人们借助超材料和超表面实现了任意频率、偏振和入射角的平面电磁波的零反射现象,这被称为广义Brewster效应。本文综述了广义Brewster效应的物理实现及其应用研究,首先回顾了实现广义Brewster效应的各种物理体系和物理机制,指出了一些传统分析方法的局限性。为此,创新性地讨论了广义Kerker效应的一种简单而普适的设计原则,即通过人工结构构建多极矩的干涉相消。随后,回顾了在该原则指导下设计的各种超表面,进一步讨论了其在5G毫米波通信电磁窗口和相控阵天线宽角扫描的应用。最后指出了这一领域目前存在的问题并展望了未来的发展方向。
广义Brewster效应 广义Kerker效应 频率选择表面 宽角高透射 宽角扫描相控阵 generalized Brewster effect generalized Kerker effect frequency selective surface wide-angle high transmission wide-angle scanning phased array 
光学学报
2023, 43(16): 1623010
郭志伟 1,2,*胡胜宇 1张海燕 1王宇倩 1[ ... ]陈鸿 1,2,**
作者单位
摘要
1 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
2 山西大同大学物理与电子科学学院微结构电磁功能材料山西省重点实验室,山西 大同 037009
近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周期性二聚化以及准周期性Harper光子拓扑链中光子与人工带隙材料的相互作用,揭示了非厄密物理、宇称-时间对称转变和拓扑相变对能带和带隙的作用规律,以及光场本征态的调控和传输机制。围绕实际的共振耦合技术,介绍了非厄密拓扑物理启发下的具有拓扑保护特性的高性能近场无线传能和传感方案,并对非厄密拓扑物理对于无线传能和传感的发展将起到的作用进行了展望。
光学器件 非厄密物理 光拓扑结构 拓扑相变 无线传能 无线传感 optical devices non-Hermitian physics photonic topological structures topological phase transition wireless power transfer wireless sensing 
光学学报
2023, 43(16): 1623011
陶也 1钟伟 1吴欣怡 1何涛 1,2,3,4[ ... ]程鑫彬 1,2,3,4,**
作者单位
摘要
1 同济大学物理科学与工程学院,同济大学精密光学工程技术研究所,上海 200092
2 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
4 上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台,上海 200092
光镊技术通过在细小物体上施加光力对物体进行操控,而伴随光力产生的光力矩同样广泛存在于光学操控中。光力矩与光力一样,具有无接触、操控尺寸小、精度高等特点,在生物医学、物理学和量子科学等领域被广泛应用。光力矩根据其与施加光场偏振旋向的关系可分为正光力矩和负光力矩。从正负光力矩产生的原理和条件、光力矩的增强、光力矩的物理和生物应用出发,对光力矩光镊操控进行回顾和讨论,最后对光力矩光镊操控潜在的挑战进行了总结,对其未来的发展方向如微型扭矩测量、光驱动生物机器人等进行了展望。
光力矩 光镊 光流控 多功能操控 生物颗粒 optical torque optical tweezer optofluidics multifunctional control biophysical particles 
光学学报
2023, 43(16): 1623012
作者单位
摘要
1 浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室,浙江 杭州 310027
2 之江实验室,浙江 杭州 311121
双光子直写技术凭借其高精度、任意三维结构刻写、高成本效益、材料设计高自由度等特点,已被成功应用到多种微纳光学器件的刻写中。基于双光子直写的微纳光学器件应用不断拓展,对刻写分辨率和通量都提出了更高的需求。超分辨激光纳米直写和高通量激光直写技术使得双光子直写具有nm级精度与cm级尺寸的跨尺度加工能力,进一步拓展了基于双光子直写的微纳光学器件研究领域。本文首先对双光子直写原理进行概述,介绍本课题组在利用双光子直写技术制造衍射光学器件、光纤集成器件方面的研究进展;然后,介绍本课题组在使用超分辨激光直写技术制备纳米光子器件方面的拓展研究,并展示了高精度、高通量激光直写技术在大面积刻写微纳光学器件上的技术优势。
激光直写 双光子直写 微纳光学器件 纳米光刻 高通量刻写 direct laser writing two-photon direct writing micro-nano optical devices nanolithography high-throughput writing 
光学学报
2023, 43(16): 1623013
汪旻 1,2乔玲玲 3方致伟 1,2林锦添 3[ ... ]程亚 1,3,*
作者单位
摘要
1 华东师范大学物理与电子科学学院极端光机电实验室,上海 200241
2 华东师范大学纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心,上海 200241
3 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
光子集成器件以极低的成本和功耗实现覆盖从光源、调制、非线性频率转换、光放大到光探测的全功能单片集成,对光电信息处理系统产生显著而深远的影响,并推动一系列诸如高速通信、人工智能、量子信息,以及精密测量等重大应用领域的持续发展。近年来,铌酸锂薄膜光子器件得益于离子揭膜技术和微纳刻蚀工艺的进步,以宽的工作窗口、低的传输损耗、大的调制带宽、高的非线性光学转换效率和兼容大规模光子集成等优点,在集成光子学领域占据重要一席之地。本文介绍了利用超快激光光刻结合化学机械抛光技术在掺杂有源发光稀土离子的铌酸锂薄膜衬底上实现片上激光与光放大的最新进展,包括在波导放大器中实现了超过20 dB的最大内部净增益,并且在高品质铌酸锂微盘中演示了具有454.7 Hz窄线宽的电光可调谐单频激光器,演示了单片集成的电驱动微环激光器,以及连续光刻方式实现的无源/有源混合集成器件。
集成光学 超快激光加工 铌酸锂 光放大器 光源 稀土掺杂材料 integrated optics ultrafast lasers processing lithium niobate optical amplifiers sources rare-earth-doped materials 
光学学报
2023, 43(16): 1623014
作者单位
摘要
深圳大学电子与信息工程学院射频异质异构集成全国重点实验室,广东 深圳 518060
金属纳米颗粒除了用作光学谐振腔,也是一类声学谐振腔,具有非常优异的声学振动性能。本文对金属声学谐振腔的相干声学振动及应用进行了概述。首先,介绍了金属纳腔相干声学振动的超快光学激发机制,并讨论了瞬态吸收光学显微镜对单个纳腔声学振动的探测;其次,阐述了几种简单金属声学纳腔(包括纳米球、纳米棒、纳米片)的振动模式、振动频率以及它们与纳腔尺寸、形状之间的关系;然后,重点讨论了金属纳腔间的声学振动强耦合现象,从多种纳腔耦合体系的实验出发,并从理论上分析了其中的耦合模式和耦合物理机制;接下来,对高频声学纳腔的应用进行了举例分析,详细讨论了高频声学振动在纳米流体学方面的应用;最后,对高频声学纳腔的未来发展趋势与应用前景进行了展望。
超快光谱学 金属纳腔 相干声学振动 声子学器件 强耦合 ultrafast spectroscopy metallic nanoresonators coherent acoustic vibration phononic device strong coupling 
光学学报
2023, 43(16): 1623015
赵景怡 1,2,3,4赵茂雄 1,2,3,4,*石磊 1,2,3,4,**资剑 1,2
作者单位
摘要
1 复旦大学应用表面物理国家重点实验室,上海 200433
2 复旦大学微纳光子结构教育部重点实验室,上海 200433
3 上海微纳制程智能检测工程技术研究中心,上海 200433
4 复旦大学-光检测与光集成校企联合研究中心,上海 200433
光谱是物质的光学指纹信息,是研究光与物质相互作用的重要手段。角度分辨光谱技术是对光谱在角度维度的进一步解析,能够分辨光的强度、偏振态和相位等信息,从而在生物医学、材料科学和微纳光子学等研究领域得到广泛应用。为了实现角度分辨光谱,目前已经开发了多种实验系统,并涌现出了大量数据处理算法。本文将介绍角度分辨光谱的生成方法、数据处理技术及其在不同研究领域中的应用。
角度分辨光谱 光学逆散射问题 光学散射成像 光学特征尺寸 缺陷检测 angle-resolved spectrum optical inverse scattering problems optical scattering imaging optical critical dimension defect detection 
光学学报
2023, 43(16): 1623016
王成立 1,2蔡佳辰 1,2周李平 1,2伊艾伦 1[ ... ]欧欣 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料全国重点实验室,上海 200050
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
凭借优异的材料与光学特性,第三代半导体——碳化硅材料在集成光子学领域发展迅速并获得广泛关注。当前碳化硅材料正逐渐发展为可与CMOS工艺兼容的优异光子学材料平台。受益于高非线性系数和低光学损耗特性,碳化硅材料已广泛应用于多种片上非线性光学效应的实现,如高效二次谐波、快速电光调制和孤子光学频率梳产生等。同时与金刚石类似,碳化硅材料具有性能优异的二能级固体自旋色心,基于碳化硅色心与谐振腔的腔量子电动力学效应在近年来也得到广泛研究。综合近几年来国内外在碳化硅光子学上的研究现状,介绍碳化硅在集成非线性光学和集成量子光学领域中的最新研究进展,并就碳化硅光子学的未来发展趋势进行展望和讨论。
光子器件 碳化硅 非线性光子学 量子光学 集成光路 photonic device silicon carbide nonlinear photonics quantum photonics integrated optical circuit 
光学学报
2023, 43(16): 1623017
作者单位
摘要
1 山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
2 南开大学电子信息与光学工程学院微尺度光学信息基础科学重点实验室,天津 300350
3 山东师范大学物理与电子科学学院山东省光场调控工程技术中心,山东省光学与光子器件重点实验室,山东 济南 250358
利用飞秒激光直写技术制备Tm∶YAP光波导并实现1.9 μm波导调Q锁模激光输出。结合具有金属特性的NbSe2薄膜作为可饱和吸收元件进行光学调制,波导激光输出的激光脉冲重复频率为7.8 GHz,最短脉宽为62 ps。这也是已报道的从Tm∶YAP波导中获得的最短激光脉宽。通过调整泵浦光的偏振,可以获得1855.87/1892.54 nm的双波长激光输出。结果表明,具有金属特性的NbSe2薄膜在调制中红外超快脉冲激光器方面具有较大的应用价值。此外,双波长输出的紧凑型Tm∶YAP波导脉冲激光器在多功能集成光子学研究方面具有较好的应用前景。
激光器 飞秒激光直写 波导激光 Tm∶YAP NbSe2 lasers femtosecond laser direct writing waveguide laser Tm∶YAP NbSe2 
光学学报
2023, 43(16): 1623018
作者单位
摘要
1 广东正业科技股份有限公司,广东 东莞 523000
2 吉林大学电子科学与工程学院,吉林 长春 130012
针对硬质材料高数值孔径(NA)微透镜阵列制备难的问题,提出一种基于像差的自调制激光加工方法。该方法将飞秒激光聚焦于石英衬底的下表面,能够实现对激光焦点的纵向拉伸,结合氢氟酸溶液湿法刻蚀实现了具有高数值孔径微透镜的制备。结果表明,利用该技术通过改变单脉冲能量能够对微透镜形貌进行调控,在此基础上进一步优化离焦位置,有效地增大了微透镜的数值孔径,制备出达到理论极限(NAmax=0.46)的高数值孔径石英微透镜。相对于传统的正面加工方法,所提方法方式不仅提升了微透镜的数值孔径,而且无需复杂的光调制系统,对于高性能硬质材料微透镜阵列的制备与实际应用具有重要的意义。
激光技术 飞秒激光加工 高数值孔径 微透镜阵列 熔融石英 laser technique femtosecond laser processing high numerical aperture microlens arrays fused silica 
光学学报
2023, 43(16): 1623019
作者单位
摘要
之江实验室智能网络研究院,浙江 杭州 311121
模式转换器是片上模式复用(MDM)系统的关键器件。为在绝缘体上铌酸锂(LNOI)中实现结构紧凑的模式转换,本文提出了一种基于超表面结构的模式转换器。该模式转换器可以实现TE0-TE1、TE0-TE2的转换。为了在模式之间实现高效转换,采用逆向设计方法,结合3D电磁场仿真,优化器件倾斜周期性亚波长条形蚀刻结构参数,以同时符合沿传播方向的相位匹配要求,以及符合短耦合长度的横向方向折射率分布要求。仿真结果表明,器件在1400~1700 nm波段内,TE0-TE1转换的插入损耗<0.8 dB,模间串扰<-10 dB,模式转换区长度~20 μm。且该器件具有较好的高阶模式转换扩展性以及工艺容差性,是未来LNOI的高密度集成MDM系统中模式转换器的良好备选方案。
光学器件 模式转换器 集成光子器件 铌酸锂 optical devices mode converter integrated photonic device lithium niobate 
光学学报
2023, 43(16): 1623020
匡全进 1,2谢成峰 1,2,*王梦宇 1,2,**谭庆贵 3[ ... ]何兴道 1,2,***
作者单位
摘要
1 南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室,江西 南昌 330063
2 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
3 中国空间技术研究院西安分院,陕西 西安 710000
4 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽 合肥 230026
受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应等非线性光学效应一直以来得到广泛研究。回音壁模式光学微腔具有超高品质因子和极小模式体积,日益成为了非线性光学相关研究的重要平台之一。使用超精密加工技术制备了氟化钙晶体微腔,品质因子Q值达3.6×108。搭建了基于光学微腔的非线性光学的实验平台,在连续波泵浦的条件下激发了氟化钙晶体微腔中的受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应。实验中记录了级联布里渊、布里渊耦合四波混频、拉曼辅助克尔、超宽拉曼光频梳等丰富的非线性光学散射效应。结果表明超精密加工得到的氟化钙晶体微腔在非线性光学中有着优异的表现,是研究非线性光学的理想平台。
光学微腔 氟化钙晶体 非线性光学 受激布里渊散射 光频梳 optical microcavity CaF2 crystal nonlinear optics stimulated Brillouin scattering optical frequency comb 
光学学报
2023, 43(16): 1623021
作者单位
摘要
太原理工大学电子信息与光学工程学院,山西 太原 030024
采用两步气相沉积方法制备高品质锡基卤化物钙钛矿纳米片。首先,在云母衬底上制备出尺寸可控的碘化亚锡(SnI2)纳米片前驱体;然后,将这些纳米片转化为甲胺锡碘(CH3NH3SnI3)。根据晶体成核生长理论,系统研究了沉积时间、H2气体流量、转化时间、Ar气体流量等条件对纳米片尺寸及成分的影响规律,并实现了尺寸可控且表面颜色均匀的无铅钙钛矿纳米片制备,其中尺寸可控制在8~41 μm。光致发光(PL)光谱测试结果证明所制备的CH3NH3SnI3纳米片具有良好的近红外(920 nm)发光特性。此外,经过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)钝化的CH3NH3SnI3纳米片具有良好的稳定性,在N2氛围中可维持48 h以上的稳定性。这种尺寸可控的无铅钙钛矿纳米材料可应用到近红外光电器件中。
光学器件 锡基卤化物钙钛矿 气相沉积 晶体成核理论 纳米片 近红外特性 optical devices tin-based halide perovskite vapor deposition crystal nucleation theory nanoplatelets near-infrared characteristics 
光学学报
2023, 43(16): 1623022
夏鹏宇 1,2李全勇 1,2,*李堂玥 1,2,3张悦 1,2[ ... ]任姣姣 1,2,3
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 长春理工大学中山研究院,广东 中山 528400
太赫兹光电导天线是一种常用的太赫兹源,但光导材料都有很高的折射率,导致其光电转换效率较低,同时由于存在电场的屏蔽效应,太赫兹辐射功率极易饱和,难以提升。基于表面等离子激元理论,采用时域有限差分方法(FDTD)软件计算仿真了太赫兹波通过柱状金属间隙的增强性能,从改变微纳结构着手以改善太赫兹光电导天线把泵浦激光转换为太赫兹波的转换效率。设计的双侧异排列微纳结构透过率达到90.38%,电场强度达到1.02,是单层微纳结构的185.45%。结果表明,当其他条件相同的情况下,单层正三角形排列的圆柱纳米柱优于其他单层结构,双层异排列微纳结构优于单层微纳结构及其他双层结构。
光电导天线 太赫兹 异排列 双层微纳结构 时域有限差分法 photoconductive antenna terahertz heterogeneous arrangement double-layer micro-nano structure finite difference time domain 
光学学报
2023, 43(16): 1623023
钟楚怡 1,2欧阳名钊 1,2,*周岩 3任航 1,2[ ... ]吴锦双 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 天津津航技术物理研究所,天津 300309
减反射微纳结构表面具有宽光谱、宽角度抗反射的优异光学性能,在光电池、光探测领域有广阔的应用前景。但微纳结构表面的周期结构单元微小,容易受到外界环境影响而损伤。为增强微纳结构表面微纳结构单元的机械稳定性,提出并制备了复合网栅减反射微纳结构表面,在硅基底上构建氧化硅复合网栅结构,实现了对内部微纳结构单元的保护作用。经过光学反射率测试,所制备的复合网栅微纳结构表面在3~5 μm宽谱段、0°~40°宽角度内的平均反射率小于4%。此外,利用胶带剥离法测试网栅结构对微纳结构的保护作用,实验结果表明,带有网栅结构的微纳结构形貌并未产生损伤且减反射性能保持良好,最终证明设计的网栅结构具有力学保护性能。该研究将有助于推动微纳结构表面在高精度光学探测领域内的应用。
减反射微纳结构 复合网栅结构 光学性能 力学保护 antireflection micro-nano structure composite grid structure optical property mechanical protection 
光学学报
2023, 43(16): 1623024
马毅 1,2郭靖宇 1,2陈麟 1,2,*
作者单位
摘要
1 上海理工大学光电信息科学与计算机工程学院,上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093
基于金属-石墨烯耦合的开口谐振环超材料,在0.8~1.2 THz范围成功实现等离诱导透明效应(PIT)。通过调节石墨烯的费米能级可以在0.929 THz和1.037 THz处实现振幅调制,最大调制深度分别为96.05%和65.40%。通过提出等效电容耦合结构来量化偏置电压与石墨烯费米能级的关系,该结构在慢光应用的研究结果表明,当偏置电压30 V,石墨烯宽度为2 μm时,群延时、群折射率、延时带宽积和Q值分别可达93.12 ps,756.67,9.31,10.19。该研究结果对可调谐慢光器件的应用具有潜在的推动作用。
等离诱导透明 石墨烯 可调谐 慢光效应 太赫兹 plasmon-induced transparency graphene tunable slow light effect terahertz 
光学学报
2023, 43(16): 1623025
作者单位
摘要
上海大学特种光纤与光接入网重点实验室,特种光纤与先进通信国际联合研究实验室,上海 200444
在通信波段研究了基于亚波长尺寸微纳光纤的光热光谱气体传感技术,利用锥腰直径为1 μm的微纳光纤代替传统的自由空间光气室和空芯光纤实现紧凑的全光纤结构,其引导的倏逝场被气体吸收后会激发光热效应。仿真结果表明,约25%的光波以倏逝场的形式沿光纤表面传播,可提供的光热效应强度约为空芯光纤的187倍。通过外差干涉法在微纳光纤提供的4 mm超短有效传感光程上实现了1512.24 nm处10-6级别氨气(NH3)检测。当使用的泵浦光功率为3.6 mW时,得到1σ噪声等效检测下限为39×10-6,30个泵浦调谐周期内探测信号的不稳定性小于0.5%。
光谱学 光热光谱 微纳光纤 外差干涉 光纤传感器 NH3检测 spectroscopy photothermal spectroscopy microfiber heterodyne interference fiber optics sensors NH3 detection 
光学学报
2023, 43(16): 1623026