石墨烯海绵的光声效应

探索了三维石墨烯海绵的光声效应.由于其具有均匀的孔结构以及良好的吸光特性,石墨烯海绵能产生均匀的光声信号.通过研究石墨烯海绵在不同气体中的光声效应,获得了所产生的光声信号与气体性质的关系.研究发现,石墨烯海绵在不同频率(20~20000 Hz)范围内,产生的光声信号均具有良好的谐振性.为了进一步解释石墨烯海绵的光声机理,建立了相应的理论模型.这些结果为利用石墨烯材料在光声器件等方面的研究提供了有益的借鉴.     

蓝色光半导体激光器

IBM公司的研究人员研制出了创以10％效率记录的一台发蓝色光的半导体激光器。普通的蓝色光气体激光器一般只能把低于0.1％的电输入功率转变成蓝光。目前应用中的半导体激光器体积小、效率高,其输出直接随输入电流变化,因此便于控制。这些优点使它们在激光打印机上和光导纤维通迅方面得到应用。 IBM公司采用了一种新方法,把红外光通入一种称为铌酸钾的特殊晶体,通过铌酸钾的光其频率得到加倍,结果缩短了普通半导体激光器的波长。这个过程称之谓“谐波振荡”。用这种方法,波长为856毫微     

主动光钟的研究进展

主动光钟是一种在腔反馈条件下以工作于原子跃迁谱线的光频受激辐射直接作为量子频率标准的新型原子光钟,有望将传统光钟稳定度提高2个量级,从而推动光钟的技术进步,应用更趋广泛.本文简述了光钟的发展历程及目前的关键技术瓶颈;介绍了主动光钟的基本原理;讨论了主动光钟的几种实验方案,包括坏腔二能级、三能级激光型主动光钟、四能级主动光钟和法拉第主动光钟等方案,详细分析了这些方案的实验原理和结果;除了介绍基于铯原子气室的法拉第原子滤光器实现主动光钟的实验研究结果,同时还简单描述了用魔术晶格囚禁冷锶原子实现基于689 nm超窄法拉第原子滤光器的主动光钟方案,以及工作于好腔条件下的法拉第光钟.最后,将这几种方案进行了综合分析与对比,展望了主动光钟进一步发展的前景和潜在应用.     

超材料异质结构楔形光波导引起的光谱空间分离现象

采用化学电沉积方法制备了银树枝状结构光波段超材料,测试了其光学性能.结果表明,超材料在光波段出现了明显的多通带透射峰,在透射峰值波长位置测试出明显的平板聚焦效应.采用银树枝结构光波段超材料制作了一种异质结构透明楔形光波导,通过光纤探头在光波导外表面的移动,研究了光波导对光波谱的响应.实验结果表明,不同频率的光波包被停留在楔形波导不同厚度处,从而形成了光谱的空间分离现象.这种超材料楔形光波导可以通过改变楔角大小来实现对光谱空间分离的有效调节,在慢光研究和光存储等领域有广阔应用前景.     

用光激射器抽运的微波激射现象

光激射器的出现与发展,为微波激射器的发展,提供了新的可能性。近两年来,国外一些科学家已经研究了这类器件。由于采用了光频抽运,使得这类微波激射器,具有下列特点:(1)可将放大频率扩展到毫米波、以至远红外,在这些频段中,用以往的微波抽运方法来获得放大是困难的;(2)放大器可工作在比液氦高很多的温度,而又能保持其低噪声特性,这在研究和使用上都带来好处。Hsu 等分析了用光频抽运的三能级系统微被固体激射器。有人分析过它的暂态过程。为了获得光激射器抽运的微波激射现象,我们用工作在78°K 下的光激射器来柚运处于同样温度     

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.     

界面光蒸汽转化研究进展

光热转化作为一种太阳能利用方式,由于其相对高效、低成本的特点,一直以来被广泛关注与研究.近年来,界面光蒸汽转化作为一种新型光热转化机制,借助微纳结构材料设计及光学、热学有效调控,将太阳能充分吸收并将能量转化局域到气-液界面,从而使得光-蒸汽能量转化效率有效提高,并因此被认为是一种极具前景的高效太阳能光热转化途径.本文介绍了界面光蒸汽转化的相关机制,包括光吸收、热管理和水输送,并展示了通过一系列微纳结构材料设计来提高其能量转化效率的最新研究进展;随后介绍了目前基于界面光蒸汽转化的一些主要应用;最后对界面光蒸汽转化的未来发展方向进行了展望.     

SERS在光合作用光破坏机理中的应用

利用检测灵敏度较高的ＳＥＲＳ技术,对浓度较低的纯化的Ｐｄ ＯＥＣＣ吸附在银表面上的薄层进行了ＳＥＲＳ测试,得到了室温下的Ｐｄ ＯＥＣＣ及强光破坏后的Ｐｄ ＯＥＣＣ的ＳＥＲＳ光谱。在强光照射下,β－胡萝卜素分子的ＳＥＲＳ光谱的散射强度明显降低,其线宽增加,这说明哟光照射不但改变了β－胡萝卜素分子的构象,而且也改变了β－胡萝卜素分子的微环境。     

我们为什么需要光

光对人类的生存和发展至关重要. 婴儿呱呱坠地之后,接触到大自然的第一印象就是光.光是人类认识世界的工具.人类感官接收的外部信息中,约90％以上通过眼睛传递给大脑.有了光,人类才能看到这五彩斑斓的世界. 尽管如此,很多时候人们可能意识不到光就在我们身边,而且在不断改变我们的生活方式.     

光驱动微纳马达的运动机理及其性能

微纳马达是指在外界各种能量(光、电、磁、热、化学能等)的刺激下,具有运动性能(包括转动、翻转、梭动、收缩、聚集等)且尺寸为微米或纳米级的微观器件.相对于传统的微纳颗粒而言,微纳马达的可控运行的特性使之在应对未来生物临床、环境治理、微纳器械、微纳加工等领域的实际问题时具备明显优势.光驱动微纳马达作为本领域十分重要的一种类型,由于具有运动远程可控的独特性能而备受关注.本文首先对微纳马达进行了简单的介绍,然后详细地介绍光驱动微纳马达设计的基本原则及驱动机理、光驱动马达的分类、运动特征以及潜在应用,最后对光驱动微纳马达目前面临的挑战以及未来的发展进行了评述.     

结构光三维重建系统中投影仪的标定

在机器视觉测量中,由于结构光三维重建技术具有高准确性、低成本、快速、易于操作等优点,而成为一种越来越重要的主动式非接触光学测量方法.其中,结构光投射器——投影仪作为该技术中的主要部件,其标定参数的准确性直接影响系统测量精度.本文总结了近年来经常使用的投影仪标定方法,从标定模型、参数优化方法、参数计算方法和数据获取方法四方面进行阐述,并重点总结了数据获取方法,进而分析和比较了各种方法的优缺点及其应用,最后给出其发展前景.     

光与未来生活

光带给我们生命,光带给世界美丽.人类在追问光的本性过程中,发展了光基技术,提高了我们的生活质量,改变了我们的生活方式.人类认识世界的每一次飞跃都不开光学的进步.人类从认识光,到利用光,再到驾驭光,这一过程推动着人类文明向前发展. 基于光学全息等技术的真三维高清显示,不需要戴眼镜就能直接观看,色彩更丰富,立体效果更逼真,真正做到身临其境.这种技术还可用于医疗培训、军事仿真和态势感知中.     

外部FP-LD光注入下多模FP-LD的调制响应特性理论研究

对FP半导体激光器(从FP-LD)在另一个FP半导体激光器(主FP-LD)的强光注入下, 其调制响应特性进行了理论研究. 研究结果表明: 从FP-LD的调制响应特性与外部光注入强度、主从FP-LD之间的中心频率失谐以及模式间隔差等密切相关. 随着主FP-LD注入强度的逐渐增加, 从FP-LD的3 dB调制带宽将增大; 进一步地增大注入强度将导致弛豫振荡峰的前端已经降到3 dB以下, 从而使3 dB调制带宽迅速减小. 随着主从FP-LD之间的中心频率失谐量?f的逐渐增加, 对于较小的光注入强度, 3 dB带宽呈现单调增加的趋势, 直到FP-LD工作在单周期(P1)状态; 对于较大的光注入强度, FP-LD注入锁定的频率失谐范围较大, 在注入锁定范围内, 可观察到随着失谐量?f的逐渐增加, FP-LD的3 dB调制带宽先增大后减小. 对于给定的光注入强度以及频率失谐量, FP-LD的3 dB调制带宽随模式间隔差的分布存在两个极大值. 通过合理地选择系统参数, 可以使FP-LD的频率响应特性得到显著改善, 其3 dB调制带宽可达自由运转时的5.5倍.     

从长度米到时间秒: 稳频激光-铯喷泉钟-飞秒光梳-锶光晶格钟

报道了近年来中国计量科学研究院(NIM)在时间频率基准领域的研究进展: 稳频激光波长实际实现国际单位制(SI)的长度单位米(m); NIM5 铯喷泉钟以不确定度2×10^-15 复现时间单位秒(s); 飞秒光学频率梳建立光学频率与微波频率的相干联系, 以优于4×10^-14 的不确定度实现光学波长向标准微波频率的溯源标定; 以及正在研制的锶原子光晶格钟, 为应对未来修改秒定义做准备. 另外, 文中还提出飞秒光梳是从动跟踪系统, 描述其性能的指标应当是它的跟踪精度; 估计了“吸收室 - 原子束 - 原子喷泉 - 原子/离子存储”四种频率参考方案可能达到的不确定度极限.     

面状分布缺陷谐振环对左手材料微波效应的影响

研究了面状分布缺陷开口谐振环(split ring resonators, SRRs)组对三维左手材料的微波透射行为的影响.用电路板刻蚀技术制备了以六边形SRRs与金属铜Wires组合为结构单元的三维左手材料样品, 利用波导法测量了含有不同空间取向面缺陷SRRs构成的三维左手材料X波段(8~12 GHz)微波透射行为. 实验表明, 相对于无缺陷情形, 面缺陷的引入使谐振峰谐振频率移动, 且红移、蓝移的情况都存在; 谐振强度明显下降, 最多达到19.3 dB, 相当于原来的46%; 通频带宽在[315~817.5 MHz]范围变化. 面缺陷的存在破坏了材料的周期性结构, 导致形成新的电磁谐振条件、谐振峰发生变化. 不同空间取向的面缺陷对材料周期性结构改变程度不同, 其缺陷效应差异较大. 相对于点缺陷、线缺陷, 面缺陷效应更强.     

介电晶体光波导的制备及其应用

介电光学晶体种类繁多,具有丰富的功能属性,在科学研究、生产生活的各个领域有着广泛的应用.光波导是基本的光学微结构之一.基于介电光学晶体的光波导结构是组成集成光子学器件的重要元件.利用飞秒激光直写或者载能离子束辐照技术,可以有效调控晶体材料局部区域的折射率分布,形成低损耗的光波导结构.本文将介绍介电晶体光波导(包括单晶薄膜)的制备方法及相关的波导性能,综述介电晶体光波导在激光产生、非线性光学频率转换、信号调制以及量子信息中的应用,并对这一领域的未来研究进行展望.     

磁光Bragg衍射中的接地效应

使用表面磁导率法得到任意偏置磁化金属覆层波导中的静磁波传播方程, 并结合磁光理论分析了接地效应对基于静磁表面波的磁光Bragg衍射的影响. 计算表明, 通过恰当设置金属与磁性YIG薄膜间距可以大幅提高磁光衍射效率; 而调整偏置磁场方向还可以进一步增强接地效应对磁光衍射的影响; 同时分析发现, 由接地效应引起的衍射效率峰值对应的频率点与静磁表面波零色散点基本重合, 即表现出弱色散特性; 而该效应也可提高基于磁光Bragg单元的射频频谱分析能力. 因此, 接地结构的磁光衍射器件在微波通信、光信号处理等方面具有广泛的应用前景.     

相噪声达到—134dBc／Hz的高温超C波段振荡器

利用50 Φmm HTS薄膜和白宝石介质研制成高Q值谐振腔, 谐振频率在f0 = 5.624 GHz, 在77 K下, 其无载Q值达到1.09×106. 由该谐振腔和低噪声放大电路等器件组成的HTS低相位噪声振荡器. 经国家计量部门检测, 表明在偏离谐振频率10 kHz处, 相位噪声达到-134 dBc/Hz, 这一数据达到国际先进水平.     

高增益光纤受激布里渊散射放大的大延迟可控慢光

可调控光纤慢光作为光缓存器在全光路由通信中具有重要的应用前景. 由于受限于较低的布里渊阈值和较大的信号功率, 传统的光纤布里渊散射慢光增益一般不超过30?dB. 本文提出在短光纤中实现高增益布里渊放大的可调控慢光, 利用短光纤的高阈值有效避免泵浦抽空, 实现高增益的信号放大, 从而提高慢光延迟量. 实验证实采用591.8?m长的单级光纤布里渊放大的非饱和增益达到50?dB, 慢光延迟时间可达到52?ns, 分数延迟量超过1.     

微结构金属光栅在LED光提取中的应用

微结构金属光栅可用于增强LED的发光效率,应用不同的金属材料则表现出不同的光谱辐射特性,使得不同金属材料的微结构光栅对同一波长的光提取效率不同.基于时域有限差分(FDTD)法,计算了在LED芯片内应用不同金属材料的微结构光栅时,LED的光提取增强特性.通过分析金属材料的介电特性和产生表面等离子(SPs)效应的品质因子,发现带内跃迁等离子频率越高的金属材料,由于其自由电子数多,越接近于完全导体,因此越适合于相对波长较短的光子提取.同时发现由散射原因引起的光提取效率增强,对于不同金属材料,其增强因子随波长的变化而变化,并且变化趋势是一致的.而对于由SPs效应引起的增强因子变化,无论是峰值的位置还是大小,都随着材料的不同而发生显著变化.