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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 *** gradient force plays a vital role in the stable optical trapping of *** scalar method is convenient and effective for analyzing the gradient force in traditional optical ***,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 ***,we propose a theoretical model to interpret the nonlinear gradient force using the vector *** 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 *** vector method yields better agreement with reported experimental *** 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

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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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基于光学表面波的折射率传感成像技术

光学学报 2019年第1期39卷 150-165页

作者：张崇磊辛自强闵长俊袁小聪深圳大学纳米光子学研究中心深圳市微尺度光信息技术重点实验室广东深圳518060

从表面波的原理、测量技术分类及关键性技术等多方面进行论述,概括了基于全内反射、表面等离子体共振、石墨烯等多种光学表面波的折射率传感的历史发展,进一步探讨了表面波折射率传感成像的技术优点。研究表明表面波传感成像作为一种高... 详细信息

从表面波的原理、测量技术分类及关键性技术等多方面进行论述,概括了基于全内反射、表面等离子体共振、石墨烯等多种光学表面波的折射率传感的历史发展,进一步探讨了表面波折射率传感成像的技术优点。研究表明表面波传感成像作为一种高精度定量化的无标记显微成像技术,在医学光学精准诊疗方面具有重要价值。

关键词：物理光学光学表面波传感成像表面等离子体共振石墨烯无标记显微成像

表面等离激元结构光照明显微成像技术研究进展

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物理学报 2017年第14期66卷 216-232页

作者：张崇磊辛自强闵长俊袁小聪深圳大学纳米光子学研究中心深圳518060

结构光照明显微成像技术(SIM)因其高分辨、宽场、快速成像的优势,在生物医学成像领域发挥了不可估量的作用.结构光照明显微成像技术与动态可控的亚波长表面等离激元条纹相结合,可以在不借助非线性效应的情况下,将传统SIM的分辨率从2倍... 详细信息

结构光照明显微成像技术(SIM)因其高分辨、宽场、快速成像的优势,在生物医学成像领域发挥了不可估量的作用.结构光照明显微成像技术与动态可控的亚波长表面等离激元条纹相结合,可以在不借助非线性效应的情况下,将传统SIM的分辨率从2倍于衍射极限频率提升到3 4倍,此外还有抑制背景噪声、提升信噪比的能力,在近表面的生物医学成像应用中有重要价值.本文介绍了表面等离激元结构光照明显微成像技术的原理,并总结了近几年国内外的相关研究进展.

关键词：结构光照明超分辨成像表面等离激元

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飞秒光镊技术研究与应用进展

中国激光 2021年第19期48卷 199-212页

作者：张聿全张硕硕闵长俊袁小聪深圳大学微纳光电子学研究院纳米光子学研究中心广东深圳518060

作为捕获与操纵微观粒子的重要手段,光镊技术因其具有非接触和高精度操控等优势在物理、化学和生物医学等领域得到了广泛的研究及应用。飞秒激光超高的峰值功率能够有效激发被捕获物体的非线性光学响应,同时超短的脉冲输出可以在光与物... 详细信息

作为捕获与操纵微观粒子的重要手段,光镊技术因其具有非接触和高精度操控等优势在物理、化学和生物医学等领域得到了广泛的研究及应用。飞秒激光超高的峰值功率能够有效激发被捕获物体的非线性光学响应,同时超短的脉冲输出可以在光与物质相互作用的过程中产生更小的热效应,从而在光学微操控中展现出特有的优势。本文综述了飞秒激光光镊的研究进展,详细讨论了其中涉及的非线性效应和应用,并对其发展前景进行了展望。

关键词：激光技术光镊飞秒激光非线性光学效应光学力

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表面等离激元光镊技术

光学学报 2016年第10期36卷 297-318页

作者：豆秀婕闵长俊张聿全袁小聪深圳大学纳米光子学研究中心广东深圳518060 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060

光镊是捕获与操纵微纳颗粒的重要技术手段,其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应,具有非接触、操纵精度高等优点,广泛应用于物理、化学、生物及医学等科学前沿领域。近年来,表面等离激元因具有突破衍射极限和近场能量增强两大特... 详细信息

光镊是捕获与操纵微纳颗粒的重要技术手段,其基本原理为光与物质之间动量传递的力学效应,具有非接触、操纵精度高等优点,广泛应用于物理、化学、生物及医学等科学前沿领域。近年来,表面等离激元因具有突破衍射极限和近场能量增强两大特性,为光镊技术的发展带来了新的突破口,成为国际上一个重要和前沿的研究方向。基于表面等离激元的新型光镊技术主要分为两类:结构型表面等离激元光镊技术和全光调控型表面等离激元光镊技术,它们在颗粒捕获精度、捕获范围、操纵动态性与操纵自由度等方面各有特色,吸引了国际上众多研究人员进行大量的理论研究和实验探索。表面等离激元光镊技术在纳米颗粒、金属颗粒捕获以及近场电磁场增强与调控方面展现了独特优势,在生物传感、表面增强拉曼散射等领域具有广阔的应用前景。

关键词：物理光学表面等离激元光镊金属纳米结构光学捕获表面增强拉曼散射

Numerical Investigation of Surface Plasmons Associated Subwavelength Optical Single-Pass Effect

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Chinese Physics Letters 2007年第10期24卷 2922-2925页

作者：闵长俊王沛焦小瑾明海 Institute of Photonics University of Science and Technology of China Hefei 230026

Surface plasmons （SPs） associated optical single-pass effect has been investigated in novel subwavelength metallic structures, including single slit and grating structures. With influence of SPs, these metallic structures can enhance transmission in incident direction and suppress it in the opposite direction, exhibiting a single-pass effect. The finite difference time domain method is employed to study the influences of structure parameters on far-field transmission, near-field electric field distribution and extinction ratio of the single-pass transmission effect. A maximal extinction ratio of 47.83dB is achieved in the grating structure.

关键词： TRANSMISSION

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基于表面等离激元光镊的新型纳米热源研究

光学学报 2014年第9期34卷 273-278页

作者：沈军峰张翠娇张聿全王健方晖闵长俊袁小聪南开大学电子信息与光学工程学院现代光学研究所天津300071 深圳大学光电工程学院微纳光学研究所广东深圳518060

针对纳米尺度热现象研究的需求,基于表面等离激元光镊对金纳米颗粒的动态操控能力,设计了一种实时、动态、可控的纳米热源。利用有限元法对光镊系统中金纳米颗粒的光热效应与表面等离激元电磁场强度的关系进行了模拟,阐明了由于表面等... 详细信息

针对纳米尺度热现象研究的需求,基于表面等离激元光镊对金纳米颗粒的动态操控能力,设计了一种实时、动态、可控的纳米热源。利用有限元法对光镊系统中金纳米颗粒的光热效应与表面等离激元电磁场强度的关系进行了模拟,阐明了由于表面等离激元和局域表面等离激元的耦合作用导致的电磁场能量聚集和增强,以及同时实现的金属纳米颗粒的光热效应;分析了在该光镊系统捕获金属颗粒过程中颗粒所产生的热效应,并由此得到了实时控制纳米热源热功率的方法。在理论研究的基础上设计实验并证实了该光镊系统中金纳米颗粒基于光热效应的加热能力。结合表面等离激元光镊系统对纳米热源的精确定位操控能力,该系统为纳米尺度热现象的研究提供了灵活而可靠的手段。

关键词：表面光学表面等离基元学表面等离激元光镊金纳米颗粒纳米热源

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光学旋涡与轨道角动量光通信

深圳大学学报(理工版) 2014年第4期31卷 331-346页

作者：袁小聪贾平雷霆张萌闵长俊李玉茹李朝晖牛憨笨深圳大学光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室南开大学现代光学研究所光电信息技术科学教育部重点实验室暨南大学光子技术研究所深圳大学光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室

光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法... 详细信息

光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法可用于光学旋涡的产生与检测,而光学旋涡在光通信系统中的应用也正是基于这些方法.OAM在自由空间光通信系统中的应用机制可分为OAM键控(OAM状态作为调制方式)和OAM复用(OAM光束作为复用信道).针对这两种机制已展开大量的理论研究和实验探索,认为光学旋涡可为丰富自由空间光通信系统的调制方式和增加传输容量提供潜在的解决方案.光学旋涡光束的OAM和角向位置的不确定性关系也为之带来了与生俱来的安全优势.光学旋涡的独有特性为光通信系统的性能改善提供了巨大潜力.

关键词：光通信技术光学旋涡轨道角动量自由空间光通信复用调制不确定原理通信容量误码率