基于光子晶体的楔形槽波导的慢光效应分析

提出了一种基于光子晶体楔形槽波导来实现光速减慢的方案, 该方案通过改变光子晶体槽波导中空气槽的宽度来改变导波模的色散特性. 当空气槽的宽度减小时, 导波模色散曲线向低频方向移动. 当某个频率的光沿着光子晶体楔形槽波导传播时, 群速度逐渐减慢, 在满足截止频率条件时群速度降为0. 另外, 空气槽内可以填充其他低折射率的电光或高非线性材料, 被束缚在槽内的慢光与槽内填充物质的相互作用加强, 可以用来实现小体积高灵敏度的各种全(电)光器件, 而且这种光子晶体楔形槽波导通过结构参数优化能够实现慢光的色散补偿, 为实现无高阶色散的超宽带慢光提供了可能.     

光纤布里渊激光振荡腔的级联超光速传输及时域提前的拓展

光的群速度操控在全光信号处理、光与物质相互作用、超灵敏传感以及时间隐身等诸多领域中具有广泛的应用前景.本文报道利用布里渊激光振荡结构在光纤中实现超光速级联传输,实验证实超光速信号和普通光信号一样可以通过级联或中继来提高信号的时间提前量.实验显示,高斯光脉冲信号在两个单频布里渊激光振荡腔中级联经历了负群速度超光速传输,实现超光速传输距离及时间加快量的有效增加,最终实现了365.8 ns的信号加快.该级联方案为进一步实现长距离大信号加快量的超光速传输提供了新的解决方案.     

封面说明

正光的群速度操控在全光信号处理、光与物质相互作用、超灵敏传感以及时间隐身等诸多领域中具有广泛的应用前景.在单级布里渊光纤激光振荡结构中,受激布里渊散射效应产生的斯托克斯光形成激光振荡,泵浦信号光频附近因共振损耗引起强烈反常色散,引起光群速度的提升,因而实现泵浦光信号的时域加快.上海交通大学詹黎课题组利用布里渊激光振荡结构在光纤中实现超光速级     

普洱茶的非线性光学效应与光速调控

利用Z扫描方法研究了普洱茶的非线性光学效应, 发现普洱茶水溶液在连续光下具有很高的非线性折射率, 与CS2相比高达6个数量级, 尤其是在普洱茶水溶液中观察到了光速减慢到超光速的转换过程, 实验结果显示了光波位相耦合色散效应导致光速变化机制的普适性.     

二维光子晶体线缺陷波导慢光抽运增强光参量增益

推导了非线性光子晶体线缺陷波导中抽运光群速度与光参量放大增益的理论模 型. 理论结果表明, 慢光抽运可以增强光参量放大效应. 为获得相同的增益, 当波导长度不变时, 慢光波导所需的抽运光功率可以减少为普通波导的(v_gn/c)²; 当抽运光功率不变时, 慢光波导所需的长度可以减少为普通波导的(v_gn/c)², 其中n为普通波导的材料折射率, v_g为慢光波导的群速度, c为真空中的光速. 数值计算结果验证了我们的理论预测.     

乘坐霍金的时光机能看到什么

  立足于以信息态为基础的容介态理论,对时空概念进行深入剖析后可以得到如下认知：时间是物质从初始运动到终止运动的度量,是随着物质运动的初始到终止而连续增量的空间概念值,是不可倒流的;物质态空间是运动着的,只能以直线（或径向）的趋势,作膨胀或收缩运动;时空并非一体,时间不是三维物质空间的更高维度。光子中单奇子的统一互变特性决定了光速不变,也决定了物质的能量只能使物质运动速度达到光速。光子粒子接收了外源信息,完全变成信息粒子的运动速度就会远远超过光速;以信息态能量速度运动的效应能量可以使物质的速度超过光速。所以人类不能穿越时空到达未来或置身于已经过去了的真实社会之中,但可以通过超光速飞行去追赶过去了的事物的信息影像。     

星系核射电喷流中的双重相对论效应

河外致密射电源中的视超光速运动是一种十分重要的天体物理现象。最近的观测又有了新的进展,在视超光速源3C345中测到了一个新的结点C_4,刚从星系核中运动出来。它不仅以视超光速运动,而且它本身的膨胀也是视超光速的。所以这是一种双重视超光速现象。如果我们用相对论效应来解释视超光速现象,那末这种双重视超光速现象,本质上就是一种双     

地震超材料:从自然结构到新型人工结构

光子晶体、声子晶体和声学超材料在调控波和波衰减等领域产生了深远影响.它们并不是自然界中新发现的材料,而是根据不同需求设计的复合结构,通常利用布拉格散射或局域共振机理来达到调控声波/弹性波能带结构的目的.与光子晶体不同,声子晶体和声学超材料的工作区域在较低频区域,因此获得低频且大范围的禁带是该领域的研究重点,并逐渐拓展到频率低、波长长的地震波隔震减灾防控上.本文从纳米光子和地震超材料的联系出发,从固体物理的视角分析了地震超材料的城市群、自然森林超材料等,将新型人工地震超材料在分布区域、禁带机制、实验方式3个方面进行了分类比较,并展望了现阶段地震超材料研究的一些局限性以及面临的挑战.     

基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体的拓扑界面传播特性

晶格缺陷(包括旋错和位错等)广泛存在于各种材料,并呈现出优异的物理和力学性能.在经典波动体系,晶格缺陷态首先应用于二维光学系统,实现了晶格缺陷激发的谷极化界面态和束缚态.本文设计了一种三维弹性声子晶体,其单胞在第一布里渊区的K-H方向线性简并.打破单胞的镜像对称性,该三维弹性声子晶体沿第一布里渊区K-H方向的简并线打开而形成完全带隙,激发出谷极化量子霍尔效应.将晶格缺陷态引入具有谷极化量子霍尔效应的三维弹性声子晶体,晶格畸变导致单胞谷极化拓扑相反转而形成界面,实现了弹性波在三维弹性声子晶体的稳健界面传播.基于晶格缺陷的谷极化三维弹性声子晶体拓扑界面态的实现,突破了传统经典波动系统拓扑波导设计的局限性,为三维复杂拓扑波导器件设计提供了良好的技术支撑.     

关于超光速问题研究的一种建议

近些年来,一些河外射电源(包括类星体和射电星系)的射电资料表明存在超光速表观膨胀,这种新奇现象引起了广泛的注意,理论解释甚多,六十年代起开始活跃的超光速问题的理论研究,一般都重视了与狭义相对论相协调,但仍有争议。而按照爱因斯坦     

超光速探索中的困惑--相对论有关问题再议

介绍近十几年来超光速实验研究的结果以及凭借经典物理理论和量子力学原理对实验结果所作的解释;指出超光速探索中因"量子理论之佯谬"所引起的困惑;说明此探索的未来发展对相对论和量子理论的进一步结合可能产生一定的促进作用.     

GaAs基光子晶体垂直腔面发射激光器

成功研制了光子晶体垂直腔面发射激光器, 实现了连续电注入激射, 工作波长为850 nm, 最小阈值为2 mA, 最大阈值为13.5 mA, 其中光子晶体的晶格常数在0.5~3 μm范围, 占空比在0.3~0.7范围. 发现器件能否激射依赖于光子晶体参数, 而激光器的阈值、出射功率、出射模式与光子晶体的晶格常数、占空比、缺陷大小等因素有关.     

离心机环境对锡熔体热对流及温度脉动的影响

晶体材料在现代科学技术中有着重要的应用,为获得高质量的半导体晶体材料,人们做了大量的工作.研究发现,在晶体生长过程中,熔体中存在的强迫对流和自然对流等流动对加速传热传质有利,但非定常的对流引起温度脉动会造成晶体缺陷,产生杂质条纹.随着航天事业的发展,人们开始利用卫星、飞船进行微重力条件下材料制备的研究,并取得一些成果,但成本非常昂贵.与此相反,德国的Mukller首先从超重角度来考虑这个问题,1980年,他们在离心机上做了垂直Bridgman方法的晶体生长,以高离心力来模拟超重力.实验发现,在一     

随机增益介质中准态模的激发与随机激光的形成机制

随机激光是随机增益介质中的受激辐射现象, 其形成机制是理论和实验中感兴趣的问题. 通过复折射率的虚部将光学增益引入介质中, 采用时域有限差分法研究了非增益随机介质中准态模的频谱和空间分布特性, 以及增益介质中准态模的放大特性, 并用随机激光的准态模理论解释了随机激光的形成机制. 模拟结果显示, 非增益随机介质中的准态模相当于传统激光腔的腔模, 在增益介质中能被放大. 当增益大于阈值时, 一些准态模在增益介质中被放大, 形成随机激光.     

大珠母贝韧带中的光子晶体型结构

大珠母贝韧带在干燥状态时呈黑色, 用水湿润后可呈现鲜艳的蓝色结构色. 场发射扫描电子显微镜研究表明, 大珠母贝韧带具层状结构, 微层的厚度约35 μm, 主要由直径约78 nm的文石纤维和蛋白质组成. 同一微层中文石纤维具有高度一致的定向排列, 因而具有二维光子晶体型结构特征. 反射光谱测试及理论模拟表明该类结构在干燥状态时光子禁带位于紫外区, 而湿润后其光子禁带位于蓝色范围, 从而导致韧带的结构色.     

二维光子晶体微加工方法的研究与进展

光子晶体这类新型材料的出现使人们操纵和控制光子的梦想成为可能, 全光集成也将会因光子晶体的应用有突破性进展. 光子晶体集成能否实现将以光子晶体器件为基础, 因此首先要研究并实现将在光子集成上有很大应用前景的半导体材料的各种有源和无源光子晶体器件. 二维光子晶体研制的最实用和最重要手段是微加工方法. 总结了近红外波段的二维光子晶体微加工方法, 包括电子束曝光、模板选用和干法刻蚀等, 并进行了评述和展望, 介绍了自己的工艺方法.     

甲烷在超快激光脉冲中的中性解离

在场强为10^13~14 W/cm²的飞秒激光的作用下, 甲烷分子能解离成中性碎片. 提出一种机理解释这个新现象, 即甲烷分子首先被多光子激发到超激发态, 后者再解离成中性碎片. 采用准二原子模型, 用Morse势能曲线来描述超激发态甲烷分子, 并且在这些势能曲线上, 使用准经典轨线的方法研究了超激发态分子的解离动力学, 从而解释了在超快激光脉冲中甲烷分子的中性解离过程.     

单负材料光子晶体共振隧穿特性

利用传输矩阵方法研究了由负介电常数材料和负磁导率材料交替生长形成的一维光子晶体的共振隧穿特性. 结果表明: 这种结构的光子晶体具有2个共振隧穿模, 并且2个共振隧穿模间距能够通过改变2种单负材料厚度比和缺陷层厚度进行调节. 共振隧穿模场强随着两种单负材料的厚度比的增大而迅速增大, 而且2种单负材料的厚度比每增加0.4倍场强增大一个数量级, 场强的这种10的指数幂增加性质在非线性光学中可望得到广泛应用. 同时隧穿模场的局域性也随着两种单负材料的厚度比的增大变得更加强烈, 电场逐渐向与缺陷层两侧毗连的两个界面集中, 2个共振隧穿模的半高宽(FWHM)变窄. 此外, 这种可调的2个共振隧穿模几乎不随入射角和厚度涨落变化. 根据这些特性, 我们能够更加实际地利用单负材料制作可调的全向双通道高品质因数滤波器.     

冰纳米晶体热力学参量的尺度和维度效应

虽然冰的熔化是最常见的相变过程,但是对于(预)熔化和准液态表面层仍然存在许多争议,而且关于冰纳米晶体热力学参量与其尺度和维度之间关系的研究也很少.本文拓展建立了可描述氢键结合的冰纳米晶体熔化温度、预熔化温度和熔化焓的尺度和维度效应的理论模型.根据模型,上述热力学参量都随着尺度和维度的增加而增加,同时还发现预熔化温度和熔化温度具有几乎相同的尺度效应.模型对冰纳米粒子和纳米线的上述热力学参量尺度和维度效应的预测与相应的分子动力学模拟和实验结果相吻合,从而可以从理论上确定准液态层厚度.研究表明,准液态层厚度并不是恒定不变而是随着尺度的增加而缓慢增大,这也就是不同的研究报道中会出现不同准液态层厚度的原因.     

Rhodamine 6G在光子晶体中的光致发光及聚集态生长

通过毛细生长法沉积了具有特定光子禁带的胶体光子晶体, 并用浸渍法在光子晶体孔隙内浸润了Rhodamine 6G(R6G)乙醇溶液, 制备了掺杂R6G的光子晶体. 结果发现, 光子晶体的禁带对R6G的发光谱有影响, 能够强烈限制光子的发射从而抑制特定波长的发光强度. 改变掺杂R6G的浓度, 会引起间隙介质平均折射率的变化, 从而引起光子带隙的移动. 采用Nd:YAG激光器三倍频354.5 nm激光对掺杂了R6G的光子晶体进行了激发, 光谱显示没有受激发射, 这一点与相关文献是一致的. 我们对光子晶体中R6G的聚集态进行了SEM分析, 发现R6G呈束状聚集. 与胶体光子晶体的[111]方向相比, 该束状聚集体更倾向于沿着[100]方向生长. 本实验对于开展固态激光器的研究以及三维阵列的应用研究具有一定指导意义.