北京大学“飞秒光物理与介观光学”研究群体在强场原子非序列双电离研究取得进展

<正>近日,北京大学飞秒光物理与介观光学研究群体刘运全研究员、龚旗煌教授与北京应用物理与计算数学研究所刘杰研究员和德国马克斯-普朗克核物理研究所Ullrich教授等合作,采用高功率飞秒激光和冷靶反冲离子动量谱仪装置,实验首次     

基于光子晶体技术的光通信器件的研究

光子晶体由于在光学集成方面具有的独特优势,基于光子晶体技术的光通信网络系统成为当今研究的热点。本文简单介绍了光子晶体应用在光纤、光开关等方面最新的光通信器件,对器件原理、功能进行了阐述。文章对这些实现技术的特点进行了详细的分析和比较,最后给出了结论和展望。     

超快速光子晶体全光开关研究

光子晶体作为一种新型的人造光子学材料,具有独特的光子带隙特性,能有效地控制光子的传输状态,因而是实现全光开关等集成光子器件的重要基础。介绍了基于光子晶体的全光开关的各种实现方法,并详细论述了超快速光子晶体全光开关的实验研究状况。     

北京大学制备石墨烯纳米带的剪裁研究取得新进展

如何实现对石墨烯（Graphene）材料剪裁的人工控制,这是近年来科学家一直努力的目标之一。这项工作的重要性是可以对石墨烯能带进行调制,从而有望获得具有各种所需物理性质的微电子器件。近日,北京大学物理学院、北京大学量子材料科学中心王恩哥教授与研究生刘磊以及中国科学院物理研究所王文龙等研究人员共同合作,发明了一种新的方法...     

基于光子晶体的THz全光开关响应特性分析

选择超短泵浦脉冲激励非线性光子晶体点缺陷,研究了THz全光开关的受激响应特性。研究发现这种具有高品质因子的非线性缺陷在脉冲激励下能迅速响应,特别是当激励脉冲功率密度增大到一定值时,脉冲在高功率密度中的响应延时比泵浦脉冲本身的时域线宽还窄,此外从理论上分析了非线性缺陷模在脉冲激励下发生变化的原因,得出响应速度取决于非线性缺陷模频谱展宽程度的结论。     

光子晶体光纤特性及其在光器件的应用

光子晶体光纤（PCF）以其独特的光学特性和灵活的设计成为近年来的热门研究课题.文章介绍了光子晶体光纤的分类及导光机理;然后对其特性进行了研究,包括：无截止单模传输、灵活的色度色散、良好的非线性效应和高双折射效应.最后讨论了其在光纤激光器、光纤光栅及超短脉冲、超连续谱等方面的应用.     

北京大学在磁性纳米线电荷与自旋输运研究方面取得新进展

源于纳米线的各向异性和低维特性，探索磁性纳米线中的电子输运对于将纳米线应用于与自旋相关的信息存储与操控具有指导性的意义；另一方面，对于深入认识介观物理的基本规律也具有重要的意义。北京大学物理学院俞大鹏教授领导的“纳米结构与低维物理”研究团队研究了Fe3O4纳米线的磁学特性和单根纳米线的电子输运特性，取得了新进展。     

双折射光子晶体光纤中基于脉冲俘获的全光开关的研究

通过分步傅里叶法求解耦合非线性方程,从理论上研究了在双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获。研究表明:被俘获的信号脉冲能产生频移。让信号脉冲串在输出端通过布拉格光纤光栅,被俘获的脉冲将被滤掉,从而可实现光脉冲的开与关。     

基于光子晶体光纤非线性环路镜光开关的研究

采用光子晶体光纤构成非线性光学环路镜,利用非线性环路镜中信号光与控制光之间交叉相位调制效应实现全光开关. 讨论了光子晶体光纤结构参数对其非线性的影响,建立了基于光子晶体光纤非线性环路镜光开关的理论模型,研究了光开关的透过特性及影响光开关性能的因素. 研究结果表明,基于光子晶体光纤非线性环路镜的光开关,可以在较短的环长和较低的开关功率下实现高速光开关操作,其开关特性可由控制光功率灵活调控. 光子晶体光纤非线性环路镜光开关为实现用于高速光通信系统中的光开关技术提供了一种重要思路.     

光子晶体耦合腔波导中的慢光特性研究

研究了二维光子晶体耦合腔波导的慢光传输特性.利用平面波展开法分析不同结构的耦合腔波导的色散曲线.分析发现,光子晶体耦合腔波导的慢光特性与点缺陷微腔的几何尺寸有关.通过调制点缺陷的半径可以改变慢光导模的中心频率.另外发现,点缺陷微腔间距也是影响耦合腔波导慢光特性的重要参数.增大距离n,零色散点导模的群速度明显下降,可以获得群速度为0.005c的慢光模式,而导模的中心频率变化不大.该分析结果为设计不同要求的慢光波导结构提供重要参考.     

光子晶体在荧光集光太阳能光伏器件中对波长选择反射的理论计算

为了减少荧光集光太阳能光伏器件的非全反射荧光逃逸,使荧光有效传输到侧面的太阳能电池上,可以在光波导介质与空气界面铺设一层二维光子晶体,利用光子晶体的光子带隙实现荧光的全反射,有可能提高光波导对荧光的收集效率.这里用有限元分析软件Ansys计算了不同折射率、不同形状(圆柱、四棱锥、四方柱、六角柱、圆锥)正方晶格单层二维光子晶体0～45°间TE波和TM波的反射系数.结果表明,当光波导介质为玻璃(折射率1.5)、光子晶体介质为TiO2(折射率2.2)、形状为四方柱时,光子晶体在0～13°的范围内形成带隙,相应的理论收集效率从74.5%提高到77.1%.     

北京大学在LHC上探索夸克内部结构研究中取得新进展

迄今,人类对物质结构最基本层次的了解处在夸克、轻子的水平上,但对于物质更深层次结构的研究却一直没有停止。自20世纪60年代夸克模型建立后,理论粒子物理学家们就开始了探索各种可能的复合夸克结构模型。由于复合夸克的能标很高,以当时的实验水平很难被探测。随着欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）开始运行,人们看到了进一步...     

PBG光子晶体光纤中空气导光条件的研究

应用平面波法分析了带隙效应导引光子晶体光纤(Photonicbandgapguidingfibers,PBG PCFs)中实现空气通道导光必须满足的条件,计算机仿真了蜂窝和三角形两种不同结构的PBG PCFs的空气导光性能。计算结果表明,要实现空气导光,空气孔直径与周期的比值d/Λ必须大于某一特定值:对于蜂窝结构该比值为0.84,而对于三角形结构该比值为0.59;在特定的d/Λ下,空气导光的波长范围随Λ可变。     

光子晶体点缺陷在入射光激励下的响应特性研究

研究了光子晶体点缺陷在入射光激励下的响应特性,通过理论分析可以获得点缺陷的透射谱.分析发现,非线性点缺陷的缺陷模在入射光的激励下发生动态移动,且满足两个特征:首先,入射光功率强度越大,缺陷模移动幅度越大.其次,整个缺陷模的透射率随着功率强度的增大而降低.采用泵浦-探测技术的数值模拟方法可获得非线性点缺陷的动态特征.泵浦光和探测光可以选择不同频率以使缺陷模的特征比较清晰.所得现象与理论分析结果一致.该结论为该类光子晶体的应用提供理论依据.     

复介电缺陷对称一维三元光子晶体传输特性的研究

利用传输矩阵法,研究了具有复数电常数缺陷对称一维三元光子晶体的透射谱和增益特性.结果显示,无论加入奇数个还是偶数个缺陷,在第一禁带和第二禁带中分别出现了透射峰A和透射峰B.在缺陷层介电常数的虚部为负值时,缺陷模B表现出良好的增益效果;在缺陷层介电常数的虚部为正值时,缺陷模A表现出一定的增益特性,含6缺陷的增益效果比较明显.     

点缺陷、线缺陷耦合THz波全光开关特性研究

采用基于时域有限差分技术的数值模拟方法,研究了点缺陷和线缺陷复合的光子晶体结构,分析了在不同功率强度下入射光的透射行为。分析结果发现,当入射光频率与缺陷模谐振频率相等时,点缺陷束缚入射光,入射光透射率表现为“断”的状态;当入射光频率与缺陷模中心频率不相等时,入射光透射率表现为“通”的状态。而改变入射光功率强度会使缺陷模的位置发生移动,从而实现了THz波透射率调制的功能。该结论为设计THz波全光开关提供了重要依据。     

基于泵浦探测技术的非线性光子晶体点缺陷动态特性研究

通过基于时域有限差分技术的数值模拟平台分析了非线性光子晶体点缺陷缺陷模的动态移动特性,采用泵浦-探测法获得非线性点缺陷的透射谱。泵浦光和探测光选择不同的频率以确保探测光不对非线性缺陷模的动态移动特性产生干扰。分析发现,非线性点缺陷的缺陷模在泵浦光的作用下动态移动,移动幅度不仅与泵浦光的能量有关还与泵浦光的频率有关。进一步地从理论上分析了非线性点缺陷的动态移动特性,所得结论与数值模拟结果一致。该结论为设计光子晶体全光器件提供重要参考。     

具有复介电常量对称结构一维三元光子晶体透射谱的研究

利用传输矩阵法理论,研究含复介电常量对称结构一维三元光子晶体的光传输特性。结果表明：当各层介质的介电常量均为实数时,在较宽的禁带范围内出现一条透射率为100%的透射峰;当介质介电常量含正虚部时,禁带中的透射峰出现透射衰减现象,若含有负虚部时,透射峰则出现透射增益现象;随着复介电正虚部的增大,透射峰出现单调衰减,而随着复介电负虚部绝对值的增大,透射增益达到一极大值,随后减小;在不同介质层引入复介电常量引起透射峰的透射率衰减或增益强度不同。这些特性对设计光放大器、衰减器等新型光学器件有一定的参考价值。