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中国激光 2024年第18期51卷 39-46页

作者：李哲哲何江勇李晋王世海刘聪聪宁钰王攀刘艳格王志南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

报道了一种基于非线性偏振旋转技术的被动锁模掺镱光纤激光器,利用时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术对孤子瞬态的演化过程进行了分析,展示了双波长孤子碰撞过程,对孤子碰撞过程进行了研究。探索了存在拉曼效应时的新型孤子碰撞的瞬... 详细信息

报道了一种基于非线性偏振旋转技术的被动锁模掺镱光纤激光器,利用时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术对孤子瞬态的演化过程进行了分析,展示了双波长孤子碰撞过程,对孤子碰撞过程进行了研究。探索了存在拉曼效应时的新型孤子碰撞的瞬态演化过程,并分析了拉曼效应对孤子碰撞产生的影响,展示了碰撞过程的不稳定性。研究结果有助于推动非线性动力学过程的研究。

关键词：光纤激光器孤子碰撞受激拉曼散射时间拉伸色散傅里叶变换

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基于准连续域束缚态的全介质超构表面双参数传感器

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物理学报 2024年第4期73卷 272-284页

作者：刘会刚张翔宇南雪莹赵二刚刘海涛南开大学薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院电子信息实验教学中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院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

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum,QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、... 详细信息

本文设计了由不对称半圆柱对阵列组成的全介质超构表面,获得了两个高品质因子的准连续域束缚态模式(quasi-bound states in the continuum,QBIC).通过选择不同形式的对称破缺,在近红外频段均可产生两个稳健的QBIC,并且二者的谐振波长、品质因子、偏振依赖等表现出不同的特性.模拟计算表明,通过测量两个QBIC的谐振波长,能够实现折射率和温度的双参数传感;通过调节不对称参数,利用QBIC的品质因子依赖于不对称参数的二次方反比关系,理论上能够提高品质因子到任意的数值,从而实现传感性能的提升和调节.该超构表面的折射率传感灵敏度、品质因子和优值分别达到194.7 nm/RIU,45829和8197,其温度传感灵敏度达到24 pm/℃.

关键词：超构表面准连续域束缚态对称破缺折射率传感温度传感

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基于Fano共振的全介质超表面双参数传感器

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中国激光 2024年第2期51卷 162-170页

作者：南雪莹刘会刚刘海涛南开大学电子信息与光学工程学院薄膜光电子技术教育部工程研究中心天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院微电子工程系天津300350 南开大学电子信息与光学工程学院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

与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态... 详细信息

与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态(QBIC),两个峰的光谱对比度分别为71.4%和99.4%。利用商用多物理场仿真软件COMSOL对该超表面周期结构进行模拟仿真,结果表明,传感器在两个Fano共振峰处的折射率传感灵敏度分别为278.9 nm·RIU-1和230.0 nm·RIU^(-1),优值(FOM)最大为9387,品质因子(Q)最大为9735。本传感器能够同时实现折射率和温度的双参数测量,仿真结果显示两个共振峰的温度传感灵敏度分别为18.86 pm·℃^(-1)和42.71 pm·℃^(-1)。

关键词：传感器 Fano共振全介质超表面折射率传感温度传感

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基于开口圆锥近场探针的太赫兹超分辨成像研究

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中国激光 2023年第23期50卷 246-252页

作者：杨彤李鑫煜王正心龚诚南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

基于近场探针的太赫兹扫描成像系统能够突破衍射极限探究物质隐藏的细节,但是传统基于微纳加工工艺的近场探针存在工艺复杂、传输损耗较大的缺点。提出了一种基于空心圆波导的渐变开口圆锥形近场探针设计方法,所设计的探针能够通过圆波... 详细信息

基于近场探针的太赫兹扫描成像系统能够突破衍射极限探究物质隐藏的细节,但是传统基于微纳加工工艺的近场探针存在工艺复杂、传输损耗较大的缺点。提出了一种基于空心圆波导的渐变开口圆锥形近场探针设计方法,所设计的探针能够通过圆波导实现低损耗传输,同时利用渐变开口圆锥形针尖实现亚波长聚焦。为了验证方法的可行性,采用3D打印技术对所设计的探针进行加工,然后基于高精度三维扫描平台搭建了一套0.1 THz近场扫描成像系统。实验结果表明该探针能够实现亚波长超分辨聚焦,实验结果与仿真结果一致。

关键词：光学设计 3D打印近场探针太赫兹超分辨

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被动锁模光纤激光器中孤子束缚态动力学特征提取与预测

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中国激光 2023年第11期50卷 208-215页

作者：刘聪聪何江勇李晋宁钰周逢凯王攀刘艳格王志南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350

基于非线性偏振旋转技术搭建了1550 nm波段的被动锁模光纤激光器,结合时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术,对激光器中孤子束缚态动力学进行了测量,并基于自相关算法分析了孤子间距与相位差的演化。同时设计了对孤子束缚态动力学进行特... 详细信息

基于非线性偏振旋转技术搭建了1550 nm波段的被动锁模光纤激光器,结合时间拉伸色散傅里叶变换实时探测技术,对激光器中孤子束缚态动力学进行了测量,并基于自相关算法分析了孤子间距与相位差的演化。同时设计了对孤子束缚态动力学进行特征提取与预测的演化卷积自编码模型,实现了孤子束缚态动力学的特征参数提取以及预测。研究结果为孤子动力学研究提供了新见解,有助于挖掘孤子相互作用的物理机制。

关键词：激光器光纤激光器孤子束缚态卷积自编码时间拉伸色散傅里叶变换

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基于菲涅耳透镜和法布里-珀罗干涉仪的飞秒激光光丝NaCl气溶胶荧光光谱探测

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中国激光 2023年第7期50卷 83-92页

作者：金康赵星张楠刘伟伟南开大学电子信息与光学工程学院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

设计并制备了口径为20 mm的法布里-珀罗干涉仪,该干涉仪在632.8 nm处的光谱分辨率为0.5 nm,自由光谱范围为9.0 nm。将口径为1.1 m的低成本菲涅耳透镜用作集光元件,使用自行搭建的法布里-珀罗干涉仪和工业电荷耦合器件(CCD)相机成功探测... 详细信息

设计并制备了口径为20 mm的法布里-珀罗干涉仪,该干涉仪在632.8 nm处的光谱分辨率为0.5 nm,自由光谱范围为9.0 nm。将口径为1.1 m的低成本菲涅耳透镜用作集光元件,使用自行搭建的法布里-珀罗干涉仪和工业电荷耦合器件(CCD)相机成功探测到30 m外平均功率为0.7 mW的汞灯光谱,实现了μlx量级的弱光光谱探测。采用增强型互补金属氧化物半导体(ICMOS)相机,可在10 m外检测到飞秒激光光丝诱导的质量分数为13×10^(-6)的NaCl气溶胶的时间分辨荧光光谱。建立的基于菲涅耳透镜和法布里-珀罗干涉仪的光谱测量装置在空气污染物和有害物质远程检测中具有广阔的应用前景。

关键词：光谱学法布里-珀罗干涉仪菲涅耳透镜远程光谱探测光丝诱导荧光光谱

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金属镜面上纳米光学天线阵列自发辐射增强与定向辐射

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物理学报 2023年第7期72卷 376-389页

作者：苏宇航张炼陶灿王宁马平准钟莹刘海涛南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津300350 南开大学天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350 天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

本文提出一种金属镜面上纳米光学天线阵列结构,天线采用金纳米立方体,单个点辐射源位于天线和金镜面之间的纳米间隙内.天线和金镜面之间的纳米间隙支持间隙表面等离激元,能够增强自发辐射速率;同时,周期排布的纳米天线支持表面晶格共振(... 详细信息

本文提出一种金属镜面上纳米光学天线阵列结构,天线采用金纳米立方体,单个点辐射源位于天线和金镜面之间的纳米间隙内.天线和金镜面之间的纳米间隙支持间隙表面等离激元,能够增强自发辐射速率;同时,周期排布的纳米天线支持表面晶格共振(surface lattice resonance,SLR),通过适当设计阵列周期,可实现沿垂直于基底方向的远场定向辐射.本文结合阵列扫描法(array scanning method,ASM)和全波严格数值方法,计算了辐射源的自发辐射速率.对于远场辐射强度角分布的计算,本文给出了互易定理方法的严格表述和证明过程,该证明过程不同于已有文献中的证明过程,对于无限大周期结构具有更严格的适用性,或者具有更低的计算量.本文提出的天线结构和设计方法可用于指导设计高速、高亮度、定向辐射光源.

关键词：金属镜面上纳米光学天线阵列自发辐射增强远场定向辐射互易定理

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用于光丝激光雷达收集系统的非球面环带菲涅耳透镜设计

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中国激光 2023年第7期50卷 116-122页

作者：李浩然张帅解博夫文雅徐绍伟陶宇亮赵星刘伟伟南开大学电子信息与光学工程学院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 北京空间机电研究所北京100094

为满足激光雷达收集系统对远距离荧光信号探测要求,提出了一种基于多软件协同循环优化各环带面形的非球面环带菲涅耳透镜设计方法,并进行了透镜面形误差分析及透镜样件性能测试。利用该方法设计了一个直径为300 mm、焦距为670 mm的高收... 详细信息

为满足激光雷达收集系统对远距离荧光信号探测要求,提出了一种基于多软件协同循环优化各环带面形的非球面环带菲涅耳透镜设计方法,并进行了透镜面形误差分析及透镜样件性能测试。利用该方法设计了一个直径为300 mm、焦距为670 mm的高收集效率菲涅耳透镜,使用LightTools软件对设计的菲涅耳透镜进行了光学仿真,收集效率可达52.2%。仿真和实验结果均表明:在400~950 nm光谱范围内,设计的菲涅耳透镜减小了透镜球差和色差对收集系统的影响,具有较高的能量收集效率,提高了系统光能利用率,满足系统性能指标要求。

关键词：非线性光学光学设计菲涅耳透镜光丝激光雷达收集系统非球面透镜

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飞秒激光直写诱导PMN-PT晶体表面LIPSS结构相变特性

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光电工程 2023年第3期50卷 191-199页

作者：陈志翔杨全鑫刘洪亮南开大学电子信息与光学工程学院微尺度光学信息技术科学重点实验室天津300350 山东大学晶体材料国家重点实验室山东济南250100

本文提出一种由飞秒激光直写技术诱导的基于弛豫铁电体PMN-PT晶体的表面周期结构(LIPSS),通过不同激光参数的改变,实现了LIPSS结构周期从750 nm到3μm的变化。最后,通过升高温度探究了LIPSS结构的相变特性。对比基底的相变特性,飞秒激... 详细信息

本文提出一种由飞秒激光直写技术诱导的基于弛豫铁电体PMN-PT晶体的表面周期结构(LIPSS),通过不同激光参数的改变,实现了LIPSS结构周期从750 nm到3μm的变化。最后,通过升高温度探究了LIPSS结构的相变特性。对比基底的相变特性,飞秒激光诱导的LIPSS结构的居里温度有明显的降低,这一特性将会为基于PMN-PT晶体的温控调制器的制备提供新思路。

关键词：飞秒激光直写表面周期结构 PMN-PT晶体相变

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飞秒激光直写Tm∶YAP波导脉冲激光器

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光学学报 2023年第16期43卷 295-301页

作者：王士香陈志翔刘洪亮任莹莹孙晓莉贾曰辰陈峰山东大学物理学院晶体材料国家重点实验室山东济南250100 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 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1.9μm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... 详细信息

利用飞秒激光直写技术制备Tm∶YAP光波导并实现1.9μm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。

关键词：激光器飞秒激光直写波导激光 Tm∶YAP NbSe_(2)

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