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中国激光 2024年第1期51卷 354-368页

作者：王犇张利剑南京大学现代工程与应用科学学院江苏南京210023 智能光传感与调控技术教育部重点实验室江苏南京210023 人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210023 南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210023

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子... 详细信息

量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子系统具有相干时间长、不易受到环境干扰等优越性,因而常被用作量子信息处理的载体。以光子为基础的传感器提升传感精度是光量子精密测量的主要任务。介绍了量子精密测量的一般性原理,给出参数估计的量子极限精度下界。同时,介绍了目前光量子精密测量的理论与实验研究进展以及相应的挑战。

关键词：量子光学量子精密测量参数估计海森堡极限传感

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非线性光学晶体及相位匹配方法研究进展(特邀)

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中国激光 2025年第5期52卷 98-109页

作者：姚光杰李家成刘华展马超杰洪浩刘开辉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 北京大学量子材料科学中心北京100871 松山湖材料实验室广东东莞523808

非线性光学晶体是现代光学基础研究和技术应用的重要组成部分,同时也是锁模激光器、非线性频率转换器和量子光源等设备的核心组件。高性能的光学晶体材料体系一直是相关科研工作者追求的目标。与此同时,适配于光学晶体材料特性的相位匹... 详细信息

非线性光学晶体是现代光学基础研究和技术应用的重要组成部分,同时也是锁模激光器、非线性频率转换器和量子光源等设备的核心组件。高性能的光学晶体材料体系一直是相关科研工作者追求的目标。与此同时,适配于光学晶体材料特性的相位匹配方法可以有效提高非线性过程的转换效率,是构建光学晶体体系并使之走向实用化的关键。本文总结了不同特征的体材料光学晶体及其对应的相位匹配方法的发展历程,以及近期出现的低维材料光学晶体及其转角相位匹配方法的研究成果。

关键词：非线性光学光学晶体相位匹配低维材料

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飞秒激光光丝空间特征的声学及荧光表征法:对比研究

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中国激光 2023年第7期50卷 101-107页

作者：荀明娜尚滨鹏齐鹏飞郭兰军林列刘伟伟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 南开大学现代光学研究所天津300350 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350 天津市光电传感器与传感网络重点实验室天津300350

飞秒激光成丝表征是光丝调控及应用的基础,成丝过程中光、声和热信号之间丰富的能量转换效应为利用声学和光学等方法探索和诊断光丝打开了大门。由于成丝过程中声波和荧光辐射微观物理机制的区别,两种信号与光丝物理参数之间的定量关系... 详细信息

飞秒激光成丝表征是光丝调控及应用的基础,成丝过程中光、声和热信号之间丰富的能量转换效应为利用声学和光学等方法探索和诊断光丝打开了大门。由于成丝过程中声波和荧光辐射微观物理机制的区别,两种信号与光丝物理参数之间的定量关系存在差异,然而目前仍缺乏两种方法的准确性对比研究。基于此,实验上通过研究脉冲能量对光丝空间分布的影响,系统对比了声学及荧光法两种光丝表征方法的异同。结果表明:两种方法都可以实现对光丝空间特征的表征,相比于荧光法,声学法对光丝起始和结束位置表现出更高的灵敏度,光丝内自由电子动能对光场强度的依赖性是造成差异的主要原因。

关键词：非线性光学飞秒激光成丝声学荧光空间特征电子动能

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二维范德瓦耳斯材料的超导物性研究及性能调控

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物理学报 2022年第18期71卷 27-45页

作者：黄佳贝廉富镯汪致远孙世涛李明张棣蔡晓凡马国栋麦志洪 Andy Shen 王雷于葛亮南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 湖北九峰山实验室武汉430206

超导现象自从1911年被发现以来一直是凝聚态物理领域的热门研究方向.近年来,二维范德瓦耳斯材料在超导领域中备受瞩目,展现出多种新的物理现象,如伊辛超导体、拓扑超导等,可以为探索丰富多彩的物理效应和新奇物理现象提供一个非常广阔... 详细信息

超导现象自从1911年被发现以来一直是凝聚态物理领域的热门研究方向.近年来,二维范德瓦耳斯材料在超导领域中备受瞩目,展现出多种新的物理现象,如伊辛超导体、拓扑超导等,可以为探索丰富多彩的物理效应和新奇物理现象提供一个非常广阔的研究平台.本文从二维范德瓦耳斯材料的超导特性入手,着重论述了二维范德瓦耳斯材料的分类、合成方法、表征和调控手段等方面.最后指出了一些当前需要解决的问题,并对二维范德瓦耳斯材料在超导领域的未来前景进行了展望.

关键词：超导二维范德瓦耳斯晶体制备表征性能调控

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铌酸锂变换光学波导中彩虹捕获与宽带非线性

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光学学报 2022年第21期42卷 81-88页

作者：宗心牧黄春雨盛冲祝世宁刘辉南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210093

变换光学的发展与应用为实现片上集成多频传输和宽带非线性光子器件的设计提供了新的方法。基于变换光学理论模型,通过在铌酸锂(LiNbO_(3))薄膜光子晶体中调控色散和群速度的空间分布,获得了具有片上彩虹捕获特性的波导器件。通过对非... 详细信息

变换光学的发展与应用为实现片上集成多频传输和宽带非线性光子器件的设计提供了新的方法。基于变换光学理论模型,通过在铌酸锂(LiNbO_(3))薄膜光子晶体中调控色散和群速度的空间分布,获得了具有片上彩虹捕获特性的波导器件。通过对非线性四波混频过程进行分析,展示了其在宽带四波混频方面具有良好的应用前景。同时,所设计的变换光学波导结构也可应用于其他集成非线性光学器件。

关键词：物理光学光学器件彩虹捕获铌酸锂薄膜变换光学光子晶体

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化学气相沉积法生长石墨烯的现状及展望

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新型炭材料(中英文) 2025年

作者：黄子翀刘伟林李骏蒋宇袁国文高力波南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心湖南大学材料科学与工程学院

石墨烯自2004年被发现以来，其优异的物理化学性质引发了广泛关注。化学气相沉积（CVD）法凭借高可控性、低成本及规模化优势，已发展成为制备高质量石墨烯薄膜的主流方法。本文系统回顾了CVD法制备石墨烯的技术发展历程，重点论述了单... 详细信息

石墨烯自2004年被发现以来，其优异的物理化学性质引发了广泛关注。化学气相沉积（CVD）法凭借高可控性、低成本及规模化优势，已发展成为制备高质量石墨烯薄膜的主流方法。本文系统回顾了CVD法制备石墨烯的技术发展历程，重点论述了单晶石墨烯生长、表面平整度调控、层数精确控制及高效规模化制备等关键领域的突破性进展。研究显示，通过优化衬底设计、引入质子辅助解耦技术及氧辅助技术等多种策略，已实现晶圆级单晶石墨烯的制备，其电学性能指标接近机械剥离样品。然而，绝缘衬底直接生长、低温条件下高质量制备及缺陷动态控制等方面仍存在技术挑战。未来，新型碳源开发、多功能集成工艺及卷对卷工业化生产技术的结合，将推动石墨烯在柔性电子、能源存储等领域的广泛应用。

关键词：石墨烯二维材料化学气相沉积形貌调控规模化生长

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单晶石墨的研究感悟--无限风光在险峰

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物理 2023年第2期52卷 132-137页

作者：刘开辉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 松山湖材料实验室东莞523808

2022年10月27日,《自然·纳米科技》(Nature Nanotechnology)在线刊发了题为“Continuous epitaxy of single-crystal graphite films by isothermal carbon diffusion through nickel(镍上碳原子恒温扩散实现单晶石墨薄膜连续外延生长)”的研究文章[1],首次公开报道了我们课题组萌芽于2016年并持续钻研6年的一项成果。从迸发灵感,到付诸实践、收获成果,再到最终发表,漫长的科研过程注定不会一帆风顺,这条单晶石墨的研究之路也同样历经崎岖坎坷。文章发表后,和课题组同学们聊起这项工作,一起回忆起许多在研究过程中发生的有趣故事。我认为或许可以将这些生动有趣的故事记录下来,分享给年轻的科研工作者们。若能为大家带来一些启迪和思考,那就再好不过了。

关键词：无限风光碳原子科研过程纳米科技文章发表外延生长

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转角双层-双层石墨烯中同位旋极化的C=4陈绝缘态

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物理学报 2023年第14期72卷 1-8页

作者：刘义俊陈以威朱雨剑黄焱安冬冬李庆鑫甘祺康朱旺宋珺威王开元魏凌楠宗其军刘硕涵李世伟刘芝张琪徐瑛海曹新宇杨奥王浩林杨冰 Andy Shen 于葛亮王雷南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院西安710126 湖北九峰山实验室武汉430206

范德瓦耳斯材料相对扭转到特定角度时,会出现几乎零色散的莫尔平带,从而产生一系列关联电子物态,例如非常规超导、关联绝缘态和轨道磁性等.在转角双层-双层石墨烯(TDBG)体系中,能带带宽和拓扑性质可以通过栅极施加的电位移场原位调控,... 详细信息

范德瓦耳斯材料相对扭转到特定角度时,会出现几乎零色散的莫尔平带,从而产生一系列关联电子物态,例如非常规超导、关联绝缘态和轨道磁性等.在转角双层-双层石墨烯(TDBG)体系中,能带带宽和拓扑性质可以通过栅极施加的电位移场原位调控,使该体系成为良好的研究拓扑相变和强关联物理的量子模拟平台.在一定的电位移场作用下,TDBG中C_(2x)对称性破缺,中性点附近的导带和价带会获得有限的陈数.能带的拓扑性质与强相互作用驱动的对称性破缺使得可以在低磁场下实现并调控陈绝缘态.本工作通过制备高质量TDBG器件,在有限磁场下,在莫尔原胞填充因子ν=1处发现了陈数为4的陈绝缘态.同时还发现纵向电阻出现电阻峰并随平行磁场或温度升高而增强的现象,这类似于^(3)He中的Pomeranchuk效应,推测ν=1处的陈绝缘态或许源于同位旋的极化.

关键词：转角双层-双层石墨烯陈绝缘态电子关联

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光场调控在相干拉曼散射光谱与成像中的应用(特邀)

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光子学报 2022年第1期51卷 141-152页

作者：李润丰董大山施可彬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 山西大学极端光学协同创新中心太原030006

相干拉曼散射以其无标记、高灵敏、化学特异性等优势,被广泛应用于生物、医学、物理和化学的光谱与成像应用。通过对光场各项参数的调控,从时域、频域、相位、偏振等特性入手,可以解决光谱与成像应用中的实际问题。本文以光场调控原理... 详细信息

相干拉曼散射以其无标记、高灵敏、化学特异性等优势,被广泛应用于生物、医学、物理和化学的光谱与成像应用。通过对光场各项参数的调控,从时域、频域、相位、偏振等特性入手,可以解决光谱与成像应用中的实际问题。本文以光场调控原理为主线,综述了相干拉曼散射光谱与成像应用的研究进展。

关键词：相干拉曼散射相干反斯托克斯拉曼散射受激拉曼散射光场调控

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利用脉冲延迟实现微波波导中量子态存储与异地按需读取

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物理学报 2022年第13期71卷 37-43页

作者：朱道泉项玉孙风潇何琼毅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 北京大学教育部纳光电子前沿科学中心北京100871

量子存储是实现长距离量子通信的关键步骤,也是量子信息处理的重要基础.在满足存储时间长、保真度高的基础上,实现量子态的异地按需读取对构建实用化量子网络有着重要意义.本文基于受激拉曼绝热路径(stimulated Raman adiabatic passage... 详细信息

量子存储是实现长距离量子通信的关键步骤,也是量子信息处理的重要基础.在满足存储时间长、保真度高的基础上,实现量子态的异地按需读取对构建实用化量子网络有着重要意义.本文基于受激拉曼绝热路径(stimulated Raman adiabatic passage, STIRAP)的方法,提出了通过设计可控脉冲延迟在一维微波波导中实现高保真度的量子态存储与异地按需读取的理论方案.该方案不仅可以根据需求在异地决定读出时间,且可以降低原始STIRAP方案所需的脉冲面积,降低能量消耗.数值计算的结果表明,该方案实现的保真度对波导中的平均热光子数及读出脉冲的持续时间均有较强的鲁棒性.

关键词：量子态按需读取脉冲延迟受激拉曼绝热路径微波波导

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