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大功率GHz重复频率飞秒光纤激光技术及前沿应用

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科学通报 2024年

作者：修昊陈学文温俊鹏梁兆恒范怡衡胡旭王文龙林巍韦小明杨中民华南理工大学物理与光电学院华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室华南理工大学广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心华南理工大学广东省光纤激光材料及应用技术重点实验室华南师范大学未来技术研究院

与kHz～MHz重复频率飞秒激光相比, GHz重复频率飞秒激光具有更大的频率间隔、更易获得高平均功率,是光谱学、生物光子学、微波光子学、精密加工等基础研究与工业应用领域的崭新工具.光纤型飞秒激光在光束质量、紧凑性、鲁棒性等方面具... 详细信息

与kHz～MHz重复频率飞秒激光相比, GHz重复频率飞秒激光具有更大的频率间隔、更易获得高平均功率,是光谱学、生物光子学、微波光子学、精密加工等基础研究与工业应用领域的崭新工具.光纤型飞秒激光在光束质量、紧凑性、鲁棒性等方面具有先天优势,是大功率GHz重复频率飞秒激光的重要发展方向,有望拓展激发超快激光在尖端领域应用,支撑核心工业、生命医学、航空航天等领域持续创新.本文从大功率GHz重复频率飞秒光纤激光器的技术难点、最新进展、前沿应用等方面进行综述,并展望未来发展前景.

关键词：飞秒激光高重复频率大功率光纤激光超快激光

LHCb实验利用电弱探针与光诱导过程研究核物质效应的进展

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科学通报 2024年

作者：李衡讷华南师范大学量子物质研究院原子亚原子结构与量子调控教育部重点实验室广东省高等学校物质结构与相互作用基础研究卓越中心华南师范大学南方核科学计算中心粤港量子物质联合实验室广东省核物质科学与技术重点实验室

本文介绍了LHCb实验中的两项重要研究,旨在以电弱相互作用玻色子为工具探索原子核中的部分子分布函数(nuclear parton distribution functions, n PDFs).第一项研究利用质子-铅核对撞数据测量了Z玻色子的产生,用Z玻色子作为探针研究量... 详细信息

本文介绍了LHCb实验中的两项重要研究,旨在以电弱相互作用玻色子为工具探索原子核中的部分子分布函数(nuclear parton distribution functions, n PDFs).第一项研究利用质子-铅核对撞数据测量了Z玻色子的产生,用Z玻色子作为探针研究量子色动力学(quantum chromodynamics, QCD)和nPDFs.通过测量Z玻色子的产生截面,研究人员可以更准确地确定和理解部分子在核物质环境中的分布,从而完善现有的QCD理论并提高nPDFs的精度.第二项研究在铅核-铅核超周边对撞中研究了J/和(2S)介子的光致产生.这种对撞中,两个铅核通过光子和核内胶子的相互作用产生粲夸克偶素.相干光致产生涉及光子与整个原子核的胶子相互作用,能量交换较小,原子核保持完整.该研究验证了现有的微扰QCD和胶子交换模型,并提供了关于核遮蔽效应和核内胶子分布的重要信息.LHCb实验首次测量了粲夸克偶素随横动量变化的相干光致产生截面,并观测到了衍射效应,为未来高能核物理研究提供了宝贵数据.

关键词： LHCb实验 Z玻色子 J/ψ介子量子色动力学原子核部分子分布函数光致产生

小型化涡旋光模式解复用器:原理、制备及应用

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物理学报 2023年第20期72卷 213-229页

作者：杨鑫宇叶华朋李佩芸廖鹤麟袁冬周国富华南师范大学响应型材料与器件集成国际联合实验室国家绿色光电国际研究中心广州510006 华南师范大学华南先进光电子研究院广东省光信息材料与技术重点实验室彩色动态电子纸显示技术研究所广州510006

涡旋光因其具有光学轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)而在近二十年倍受关注.由于具有不同OAM的涡旋光相互正交,涡旋光在光通信领域展现了巨大的潜力,为未来实现高速、大容量的光通信技术提供了潜在的解决方案.本文旨在介绍涡旋... 详细信息

涡旋光因其具有光学轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)而在近二十年倍受关注.由于具有不同OAM的涡旋光相互正交,涡旋光在光通信领域展现了巨大的潜力,为未来实现高速、大容量的光通信技术提供了潜在的解决方案.本文旨在介绍涡旋光OAM模式解复用技术的基本原理、小型化器件加工方法和在光通信领域的新兴应用.首先,回顾OAM模式解复用工作原理的发展历程;随后,针对涡旋光OAM模式解复用,将介绍多种典型的小型化器件制备方法;最后探讨基于轨道角动量的涡旋光模式解复用在通信领域中的新兴应用,并对OAM模式解复用的未来发展趋势及前景进行了深入分析和展望.

关键词：涡旋光轨道角动量大容量光通信解复用小型化光子器件

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FeGaB(25 nm)/Al_2O_3/FeGaB(25 nm)多层薄膜结构:氧化铝(Al_2O_3)厚度变化对静态与动态磁性能的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2018年第7期47卷 1951-1957页

作者： Shahid Imran 尹格元军马云贵何赛灵华南师范大学华师-浙大联合光子研究中心广东广州510006 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310058 瑞典皇家理工学院瑞典斯德哥尔摩s10044

铁镓(FeGa)薄膜与其它软磁材料相比具有较大的磁致伸缩常数,在设计集成磁性传感器芯片中具有独特的优势,可通过采用非磁性掺杂和多层膜方法来控制这种合金薄膜的磁学与电学性能参数。在掺杂一定量硼(B)元素后,厚度小于30 nm的FeGa薄膜... 详细信息

铁镓(FeGa)薄膜与其它软磁材料相比具有较大的磁致伸缩常数,在设计集成磁性传感器芯片中具有独特的优势,可通过采用非磁性掺杂和多层膜方法来控制这种合金薄膜的磁学与电学性能参数。在掺杂一定量硼(B)元素后,厚度小于30 nm的FeGa薄膜顽力可以得到显著降低,而对于较厚薄膜在插入超薄Al_2O_3中间层后软磁性能可以得到同样程度显著改善,同时饱和磁化(M_s)变化可忽略。对于我们制备的FeGaB(25 nm)/Al_2O_3(0.5 nm)/FeGaB(25 nm)多层膜,其易轴矫顽力可以小到0.98×79.6 A/m,电阻率与50 nm单层FeGaB膜相比增加了1.5倍,同时具有吉赫兹高磁导率谱。样品微结构分析表明,磁性颗粒结晶质量和物理尺寸的减小对软磁性改善起到重要作用,另外也讨论分析了静磁相互作用和表面形貌对磁畴运动及矫顽力的影响。所发展的掺杂与多层膜混合方案来增强电磁性能的方法,也可应用于其他类型的软磁材料系统。

关键词：铁镓硼多层结构氧化铝软磁性能

基于高分辨光声显微成像的肝癌微血管特征分析

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中国激光 2023年第15期50卷 41-49页

作者：孙彤黄国家张振辉华南师范大学生物光子学研究院激光生命科学教育部重点实验室广东广州510631 华南师范大学生物光子学研究院广东省激光生命科学重点实验室广东广州510631 南方医科大学附属广东省医学科学院广东省人民医院医学研究部广东广州510080

建立了小鼠原位肝癌模型,利用活体荧光成像系统激发的荧光信号对肿瘤进行了定位,通过光声显微成像系统观察了正常肝小叶、肿瘤中心和癌旁的微血管结构特征和血氧功能.结果表明,正常的血管分布均匀、分化良好,而肿瘤的血管分布不均匀且混... 详细信息

建立了小鼠原位肝癌模型,利用活体荧光成像系统激发的荧光信号对肿瘤进行了定位,通过光声显微成像系统观察了正常肝小叶、肿瘤中心和癌旁的微血管结构特征和血氧功能.结果表明,正常的血管分布均匀、分化良好,而肿瘤的血管分布不均匀且混乱,分支直径增加,更适合低氧环境.光声技术在研究肝细胞癌方面展现出巨大的潜力,可以为肿瘤抗血管生成治疗和诸多肝脏相关疾病的诊断提供更深入的见解.

关键词：医用光学光声成像肝细胞癌肿瘤微环境血氧饱和度抗血管生成治疗

艾灸前后手厥阴心包经及其周边非经络组织的光传输特性探究

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中国激光 2011年第4期38卷 113-117页

作者：刘湘容陈长水余锦望江怡帆刘晓梅刘颂豪华南师范大学光子纳米生物技术研究中心和光子中医实验室广东广州510631

为了探究艾灸前后经络与非经络组织之间光学特性差异,采用自制高灵敏度光传输检测装置,在体研究了艾灸内关穴前后手厥阴心包经的光传输特性,以及艾灸内关穴附近1 cm处的非穴位点前后非经络组织的光传输特性。结果发现艾灸后手厥阴心包... 详细信息

为了探究艾灸前后经络与非经络组织之间光学特性差异,采用自制高灵敏度光传输检测装置,在体研究了艾灸内关穴前后手厥阴心包经的光传输特性,以及艾灸内关穴附近1 cm处的非穴位点前后非经络组织的光传输特性。结果发现艾灸后手厥阴心包经与其周边非经络组织上的光传输效率都明显降低,但手厥阴心包经上的光传输效率衰减更显著(P研究表明手厥阴心包经及其周边的非经络组织在光传输特性上存在差异,并且手厥阴心包经对艾灸的刺激作用更敏感,可以为经络的特性研究及艾灸的临床应用提供有益的数据参考。

关键词：生物光学光传输特性手厥阴心包经非经络组织艾灸

多元线性回归提高激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱技术的准确度

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光谱学与光谱分析 2022年第3期42卷 795-801页

作者：吴杰李创锴陈文骏黄妍鑫赵楠李嘉铭杨焕李祥友吕启涛张庆茂华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广东广州510006 华南师范大学省部共建光信息物理与技术国家重点实验室广东广州510006 深圳技术大学中德智能制造学院广东深圳518118 华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 广东省工业超短脉冲激光技术企业重点实验室广东深圳518055

冶金、核工业、污染检测和环境监测等领域对元素分析的需求是必不可少。激光诱导击穿光谱技术作为一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、对样品几乎无损、可多元素同时分析等特点,因此一直受到广泛的关注。但其分析灵敏度较差的缺... 详细信息

冶金、核工业、污染检测和环境监测等领域对元素分析的需求是必不可少。激光诱导击穿光谱技术作为一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、对样品几乎无损、可多元素同时分析等特点,因此一直受到广泛的关注。但其分析灵敏度较差的缺点一直限制着该技术的发展。激光诱导荧光辅助激光诱导激光光谱技术能够通过激光共振激发提高分析灵敏度并高效检测样本元素种类,通过光谱仪收集光谱信息并建立模型可对未知样本进行浓度预测。但当基体原子与目标原子的特征谱线十分接近时,基体谱线会受到影响,此时一元定标准确度下降。通过一元线性拟合和多元线性拟合两种方式对钢铁中的Ni和Cr元素分别建立线性模型。首先,选取样品光谱中的峰值谱线,核实其是否为待测元素或基体元素所对应的特征谱线,选定合适的特征谱线后,将多个谱线的光谱强度以及对应该样品的待测元素浓度作多元线性拟合模型,将各个谱线所对应的拟合系数由高到低进行排序,并以多元线性拟合模型中各个特征谱线对应的光谱强度对浓度预测的贡献度为标准不断减少拟合维度,使Ni和Cr拟合模型的决定系数分别由0.9601提高至0.9929和0.9920提高至0.9987,Ni和Cr元素含量的回归模型平均相对误差分别由38%降低至10%左右和55%降低至25%以内,Ni和Cr元素的线性回归模型的交叉验证均方根误差随着维度的增加分别由3.4%降低至2%左右和2.5%降低至1.5%左右。选取多个谱线建立多元线性回归模型的方法较为有效的降低了激发干扰的影响,以较小的工作量提高了对待测样品的待测元素浓度预测的准确度,为推进激光诱导荧光辅助激光诱导激光光谱技术在元素分析的实际应用提出了一种可行的方案。

关键词：激光诱导激光光谱激光诱导荧光多元线性回归

1.7μm全光纤锁模脉冲掺铥光纤激光器研究

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红外与激光工程 2022年第7期51卷 125-130页

作者：高玉欣陈吉祥张泽贤战泽宇罗智超山东理工职业学院机电工程学院山东济宁272067 华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广东广州510631

1.7μm超短脉冲光纤激光器在生物成像和材料加工等领域具有重要的应用前景,受到了科学家们的极大关注。基于非线性偏振旋转锁模技术,实验搭建了全光纤结构的1.7μm锁模脉冲掺铥光纤激光器。通过在激光器内加入光纤滤波器抑制掺铥光纤中... 详细信息

1.7μm超短脉冲光纤激光器在生物成像和材料加工等领域具有重要的应用前景,受到了科学家们的极大关注。基于非线性偏振旋转锁模技术,实验搭建了全光纤结构的1.7μm锁模脉冲掺铥光纤激光器。通过在激光器内加入光纤滤波器抑制掺铥光纤中的长波激光发射,同时采用纤芯泵浦的方式有效获得了1.7μm波段的增益。激光器输出脉冲的光谱中心波长为1 733 nm,3 dB带宽为6.3 nm。锁模脉冲的重复频率为19.56 MHz,平均功率为1.4 mW。同时,数值模拟了脉冲在激光器的腔内演化。文中提出的1.7μm全光纤锁模激光器有利于进一步提高1.7μm激光源的稳定性和集成度,在生物成像等领域具有重要的应用价值。

关键词：超快光纤激光器 1.7μm激光光源掺铥光纤被动锁模超短脉冲

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过冷水溶液中的空间光孤子

物理学报 2017年第9期66卷 43-49页

作者：欧阳世根华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广州510006 华南师范大学广州市特种光纤光子器件重点实验室广州510006

建立了在过冷水溶液中传播的光束的非局域非线性模型.过冷水的热致折射率扰动在温度扰动较小的情况下随温度增大,但在温度扰动达到一定程度后随温度减小.在求出该模型的数值孤子解后,对孤子的性态进行了研究.研究表明,在光功率较小时,... 详细信息

建立了在过冷水溶液中传播的光束的非局域非线性模型.过冷水的热致折射率扰动在温度扰动较小的情况下随温度增大,但在温度扰动达到一定程度后随温度减小.在求出该模型的数值孤子解后,对孤子的性态进行了研究.研究表明,在光功率较小时,过冷水表现出自聚焦的特性,而在光功率较大时,在孤子的中心区域的过冷水表现出自散焦的特性,而在孤子的外围仍表现为自聚焦.在总功率较大的情况下,孤子间的相互作用也表现出这种部分自散焦,部分自聚焦的现象.

关键词：非线性薛定谔方程过冷自聚焦自散焦