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光学自旋角动量的调控机理及研究进展

光学学报 2024年

作者：苟新鑫李松泽石鹏袁小聪深圳大学射频异构集成国家实验室微纳光电子学研究院纳米光子学研究中心之江实验室智能感知研究院

自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量，它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中，光的自旋角动量与圆极化密切有关，通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用... 详细信息

自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量，它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中，光的自旋角动量与圆极化密切有关，通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用，并诞生了自旋光学这一新兴学科。过去的研究中，研究人员主要聚焦在与平均波矢方向平行的纵向光学自旋。近年来，科研人员通过研究限制场，如聚焦波、导波和倏逝波等的自旋轨道耦合性质，发现了一类新型的光学自旋，这种自旋与平均波矢方向垂直，因此也被称为光学横向自旋。横向自旋具有自旋动量绑定的性质，因此，一经发现受到了研究人员的广泛关注。并且，横向自旋的发现拓展了光学自旋轨道相互作用的内容，并在光学操纵、光学精密检测、手性量子光学和光学自旋拓扑态等领域具有广泛的应用前景。在这里，我们从理论、实验技术和应用三个方面详细介绍自旋光学的最新进展。自旋光学的这些理论概念和框架可为研究人员进一步开拓基于光学自旋在光学成像、光学探测、光通信和量子技术等领域的应用发挥巨大的作用，同时也可拓展到一般经典波场，比如流体波、声波和引力波等。

关键词：自旋角动量自旋动量绑定自旋轨道耦合光学微分计算光学探测横向光

光学自旋角动量的调控机理及研究进展（特邀）

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光学学报 2024年第10期 31-54页

作者：苟新鑫李松泽石鹏袁小聪深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室微纳光电子学研究院纳米光子学研究中心之江实验室智能感知研究院

自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量，它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中，光的自旋角动量与圆极化密切相关，通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用... 详细信息

自旋角动量是基本粒子和场的一个基本的动力学物理量，它在光与物质相互作用中扮演着极其重要的角色。在光学研究中，光的自旋角动量与圆极化密切相关，通过研究光学自旋与物质或结构的相互作用产生了许多新颖有趣的光学现象和光学应用，并诞生了自旋光学这一新兴学科。过去的研究中，研究人员主要聚焦在与平均波矢方向平行的纵向光学自旋。近年来，科研人员通过研究限制场如聚焦波、导波和倏逝波等的自旋轨道耦合性质，发现了一类新型的光学自旋，这类自旋与平均波矢方向垂直，因此被称为光学横向自旋。横向自旋具有自旋动量绑定的性质，一经发现便受到研究人员的广泛关注。横向自旋的发现拓展了光学自旋轨道相互作用的内容，并在光学操纵、光学精密检测、手性量子光学和光学自旋拓扑态等领域具有广阔的应用前景。本文从理论、实验技术和应用3个方面详细介绍自旋光学的最新进展。自旋光学的理论概念和框架可为研究人员进一步开拓基于光学自旋在光学成像、光学探测、光通信和量子技术等领域的应用发挥巨大的作用，同时也可拓展到一般经典波场，比如流体波、声波和引力波等。

关键词：物理光学自旋角动量自旋动量绑定自旋轨道耦合光学微分计算光学探测横向光学力

基于波前调控的激光超声显微成像技术及其应用(特邀)

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光学学报 2024年第10期44卷 328-337页

作者：乔杰冯甫黄子嫣胡斌李江艳马海祥霍德旺袁小聪之江实验室前沿基础研究中心浙江杭州310000 深圳大学微纳光电子学研究院广东深圳518000

为了研究镍基高温合金声学表面波(SAW)的传播速度与晶向之间的关系,介绍了一种基于波前调控的新型激光超声技术。该技术采用光栅将激发光调制成周期排列的线性光源,从而在样品表面激发出具有特定波长且定向传播的SAW。通过对SAW传播速... 详细信息

为了研究镍基高温合金声学表面波(SAW)的传播速度与晶向之间的关系,介绍了一种基于波前调控的新型激光超声技术。该技术采用光栅将激发光调制成周期排列的线性光源,从而在样品表面激发出具有特定波长且定向传播的SAW。通过对SAW传播速度的提取实现样品各向异性的分析。结合数值仿真与实验验证,实现了单晶镍基高温合金SAW速度的定量检测与各向异性分析。提出了基于波前调控的激光超声有限元数值仿真模型,通过数值仿真得到单晶镍基高温合金在(100)晶面和(001)晶面内的SAW速度各向异性比分别为0.073和0.18。基于镍基高温合金声速对晶向的依赖性,采用激光超声显微成像系统对单晶以及多晶镍基高温合金表面声速进行扫描成像,实现了表面缺陷以及晶粒分布状态的可视化分析。研究结果表明基于波前调控的激光超声显微成像技术为特种金属缺陷以及声速检测提供了一种新型快速的无损检测手段。

关键词：成像系统镍基高温合金声学表面波激光超声波前调控声速各向异性

LP modes exchange based on multiplane light conversion

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Chinese Optics Letters 2024年第3期22卷 14-18页

作者：钟亚楠林楚璇方浚丞雷霆袁小聪 Nanophotonics Research Centre Shenzhen Key Laboratory of Micro-Scale Optical Information Technology&Institute of Microscale OptoelectronicsShenzhen UniversityShenzhen 518060China

Data exchange between different mode channels is essential in the optical communication network with mode-division multiplexing(MDM).However,there are challenges in realizing mode exchange with low insert loss,low mode crosstalk,and high integration.Here,we designed and fabricated a mode exchange device based on multiplane light conversion(MPLC),which supports the transmission of LP01,LP11a,LP11b,and LP21 modes in the C-band and L-band.The simulated exchanged mode purities are greater than 85%.The phase masks were fabricated on a silicon substrate to facilitate the integration with optical systems,with an insert loss of less than 2.2 dB and mode crosstalk below-21 dB due primarily to machining inaccuracies and alignment errors.We carried out an optical communication experiment with 10 Gbit/s OOK and QPSK data transmission at the wavelength of 1550 nm and obtained excellent performance with the device.It paves the way for flexible data exchange as a building block in MDM optical communication networks.

关键词： mode exchange mode-division multiplexing multiplane light conversion

A vectorial model for the nonlinear gradient force exerted on metallic Rayleigh nanoparticles

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Chinese Optics Letters 2024年第2期22卷 207-213页

作者：朱政张聿全闵长俊 Aurèle J.LAdam H.Paul Urbach 袁小聪 Research Center for Humanoid Sensing Research Institute of Intelligent SensingZhejiang LabHangzhou 311100China Nanophotonics Research Center Institute of Microscale Optoelectronics&State Key Laboratory of Radio Frequency Heterogeneous IntegrationShenzhen UniversityShenzhen 518060China Optics Research Group ImPhys DepartmentFaculty of Applied SciencesDelft University of TechnologyDelft 2628 CJThe Netherlands

Optical tweezers have proved to be a powerful tool with a wide range of applications.The gradient force plays a vital role in the stable optical trapping of nano-objects.The scalar method is convenient and effective for analyzing the gradient force in traditional optical trapping.However,when the third-order nonlinear effect of the nano-object is stimulated,the scalar method cannot adequately present the optical response of the metal nanoparticle to the external optical field.Here,we propose a theoretical model to interpret the nonlinear gradient force using the vector method.By combining the optical Kerr effect,the polarizability vector of the metallic nanoparticle is derived.A quantitative analysis is obtained for the gradient force as well as for the optical potential well.The vector method yields better agreement with reported experimental observations.We suggest that this method could lead to a deeper understanding of the physics relevant to nonlinear optical trapping and binding phenomena.

关键词： gradient forces nonlinear effect metallic nanoparticles

低成本高质量光学旋涡生成方法:渐变宽度费马螺旋狭缝

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中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第5期53卷 186-188页

作者：袁小聪深圳大学纳米光子学研究中心深圳518060

旋涡光束携带轨道角动量,因其具有这一额外的调控自由度,在许多光学领域具有重要的应用价值.因此,如何产生低成本、高质量的旋涡光束成为研究者普遍感兴趣的问题.最近的一项研究结合传统费马螺旋狭缝和波叠加原理,提出了一种宽度渐变的... 详细信息

旋涡光束携带轨道角动量,因其具有这一额外的调控自由度,在许多光学领域具有重要的应用价值.因此,如何产生低成本、高质量的旋涡光束成为研究者普遍感兴趣的问题.最近的一项研究结合传统费马螺旋狭缝和波叠加原理,提出了一种宽度渐变的新型费马螺旋狭缝结构,用激光打印机将该结构打印在透明纸上,即可获得高质量的旋涡光束.

关键词：光学旋涡渐变费马螺旋缝低成本高质量

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基于超表面波带片的远场偏振全息加密

中国激光 2023年第18期50卷 202-208页

作者：夏天谢振威袁小聪深圳大学纳米光子学研究中心微纳光电子学研究院异质异构集成全国重点实验室广东深圳518060

超表面是一种具有灵活的偏振操纵功能的新型材料。为了获得远场偏振全息图像,通常需要添加透镜等光学元件。笔者利用超表面波带片的灵活偏振操纵及聚焦功能实现了一种新颖的远场偏振全息加密技术。在该技术中,两个自旋复用的超表面波带... 详细信息

超表面是一种具有灵活的偏振操纵功能的新型材料。为了获得远场偏振全息图像,通常需要添加透镜等光学元件。笔者利用超表面波带片的灵活偏振操纵及聚焦功能实现了一种新颖的远场偏振全息加密技术。在该技术中,两个自旋复用的超表面波带片被集成到单个介质超表面器件中,其中超表面的振幅(右旋圆偏振转化率)用来编码奇数和偶数环形区域的波带片,而其相位调制则用来编码透射右旋圆偏振光和左旋圆偏振光的两个全息图。此外,二维码(QR码)和振幅型/相位型全息图用于进一步隐藏加密信息,以提高信息的安全性。所提加密技术有望进一步提升数据安全性和隐私保护水平,推动光学信息加密和高密度数据存储等领域的技术发展。

关键词：表面光学超表面波带片远场偏振全息加密 QR码全息

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超高时空分辨显微成像技术研究进展

物理学报 2023年第17期72卷 121-148页

作者：韦芊屹倪洁蕾李灵张聿全袁小聪闵长俊深圳大学微纳光电子学研究院射频异质异构集成全国重点实验室纳米光子学研究中心深圳518060

高分辨显微成像技术为人们推开了探索微观世界的大门,而飞秒激光技术又为人们提供了一把探测超快物理/化学现象的尺子.将这两者结合,发展既有超高空间分辨、又有超快时间分辨的新型显微成像技术,对于人们探索极小时空尺度下新的科学现... 详细信息

高分辨显微成像技术为人们推开了探索微观世界的大门,而飞秒激光技术又为人们提供了一把探测超快物理/化学现象的尺子.将这两者结合,发展既有超高空间分辨、又有超快时间分辨的新型显微成像技术,对于人们探索极小时空尺度下新的科学现象和规律有非常重要的意义.本文综述了目前国际上主要超高时空分辨显微成像技术的基本原理和特点,并介绍了其在光电材料与器件表征、飞秒激光微加工监测、表面等离激元动力学表征等方面的最新应用进展.超高时空分辨显微成像技术的发展,不仅推动了光学显微成像领域的进步,也为精密加工、二维材料动力学、光电器件设计与表征等领域提供了关键技术手段,具有广阔的应用前景.

关键词：显微成像超快激光超高时空分辨

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道路桥梁施工中现浇箱梁技术分析

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2023年第10期 102-105页

作者：袁小聪江西省宜春公路建设集团有限公司江西宜春336000

为解决道路桥梁施工时支架搭设不稳定、混凝土浇筑不连续等问题,提升道路桥梁工程的施工效果。依托某道路桥梁工程实例,对现浇箱梁技术实践要点解析。提出现浇梁支架材料选择方法,且对支架搭设以及预压施工的步骤以及模版工程还有浇筑... 详细信息

为解决道路桥梁施工时支架搭设不稳定、混凝土浇筑不连续等问题,提升道路桥梁工程的施工效果。依托某道路桥梁工程实例,对现浇箱梁技术实践要点解析。提出现浇梁支架材料选择方法,且对支架搭设以及预压施工的步骤以及模版工程还有浇筑施工方法进行全面探究。分析表明,按照设计方案开展现浇箱梁施工,能提升浇筑的稳定性与连续性,对推进道路桥梁工程开展有积极作用。

关键词：道路桥梁现浇箱梁张拉压浆