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光量子精密测量研究进展(特邀)

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

基于合成维度拓扑外尔点的波长选择热辐射超构表面

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物理学报 2024年第11期73卷 1-10页

作者：赖镇鑫张也仲帆王强肖彦玲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南京210093 东南大学物理学院南京211189

黑体辐射通常具有覆盖整个红外波长范围的宽带光谱,导致红外波段的大部分能量不能有效利用,降低了辐射效率.近年来,具有二维亚波长人工纳米结构的超构表面因其在调节光学特性方面的灵活性而得到广泛研究,这为调控热辐射提供了一个理想... 详细信息

黑体辐射通常具有覆盖整个红外波长范围的宽带光谱,导致红外波段的大部分能量不能有效利用,降低了辐射效率.近年来,具有二维亚波长人工纳米结构的超构表面因其在调节光学特性方面的灵活性而得到广泛研究,这为调控热辐射提供了一个理想的平台.在超构表面中,采用合成维度方法为热辐射的精细调控开辟了新路径,尤其突显了超越传统三维体系的物理特性和丰富的拓扑物理.相比于在三维系统中探索物理现象,研究一维或二维系统更为可行和高效.合成维度的方法通过引入系统的结构或物理参数,为操控光子系统中的内在自由度提供了可能性.本文研究了利用合成维度方法实现波长选择热辐射.首先在超晶格模型中构建合成拓扑外尔点,通过角分辨热辐射谱(ARTES)对合成外尔锥进行实验表征,在实现了合理的波长选择热辐射的同时能够尽可能地抑制其他波长的辐射,对于实际的红外应用,如热光伏和热管理装置,是必不可少的.

关键词：热辐射超表面超晶格合成维度

基于多维光场调控的超构表面先进成像与显示（特邀）

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光学学报 2024年第14期 9-31页

作者：付博妍毕千惠郑诗雨彭于娟王漱明曹汛王振林祝世宁南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室

光学超构表面以其在亚波长尺度下精确塑造光场的能力，开辟了设计高分辨率、多功能、超紧凑光学器件的新范式。立足于多维光场的视角，全面回顾了超构表面在推进下一代光学成像与显示系统方面的创新性思路与进展。结合相关智能算法，综... 详细信息

光学超构表面以其在亚波长尺度下精确塑造光场的能力，开辟了设计高分辨率、多功能、超紧凑光学器件的新范式。立足于多维光场的视角，全面回顾了超构表面在推进下一代光学成像与显示系统方面的创新性思路与进展。结合相关智能算法，综述了超构表面在多维成像、全息显示以及这些技术交叉领域的应用，探讨了其在计算成像、超分辨成像、可调谐显示技术，以及与光学微操控和量子技术协同发展方面的潜力。最后，对超构表面技术在成像与显示领域的广泛应用前景及未来研究方向进行了展望。

关键词：物理光学超构表面多维调控先进成像全息显示三维显示

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基于激光诱导石墨烯的太赫兹超材料滤波器

激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 403-408页

作者：张绪宋瑞琦宗顾卫吴双悦王磊南京邮电大学电子与光学工程学院柔性电子(未来技术)学院东南大学毫米波国家重点实验室南京大学固体微结构物理国家重点实验室

设计并制备了一种基于激光诱导石墨烯（LIG）的太赫兹超材料滤波器。首先，研究了不同激光加工参数下生成LIG的电学特性，然后通过太赫兹时域光谱仪测得滤波器的透射性能。当结构单元周期为500μm时，滤波器在0.55 THz处的透射率为74.2... 详细信息

设计并制备了一种基于激光诱导石墨烯（LIG）的太赫兹超材料滤波器。首先，研究了不同激光加工参数下生成LIG的电学特性，然后通过太赫兹时域光谱仪测得滤波器的透射性能。当结构单元周期为500μm时，滤波器在0.55 THz处的透射率为74.2%。通过改变滤波器的结构周期，中心频率可增至0.65 THz。该滤波器同时具有振幅偏振相关特性，随着入射太赫兹波偏振方向与x轴夹角θ的增加，其透射率逐渐降低。LIG法制备简单、成本低廉，有望用于制备各种太赫兹超材料器件，在太赫兹传感、探测和通信等领域有着一定的应用前景。

关键词：太赫兹超材料滤波器激光诱导石墨烯

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超构表面赋能光学微操控技术(特邀)

光学学报 2024年第5期44卷 1-18页

作者：徐孝浩高文禹李添悦邵天骅李星仪周源高歌泽王国玺严绍辉王漱明姚保利中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室陕西西安710119 中国科学院大学北京100049 南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院江苏南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心江苏南京210093 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027

光学超构表面凭借其小型化集成化的优势和对光场出色的调控能力,近年来已被深入应用于光学微操控技术研究,这标志着该交叉领域进入了新的发展阶段。特别地,由于超构表面的尺寸在亚波长级别,具有被光场驱动从而产生机械运动的潜力,这一... 详细信息

光学超构表面凭借其小型化集成化的优势和对光场出色的调控能力,近年来已被深入应用于光学微操控技术研究,这标志着该交叉领域进入了新的发展阶段。特别地,由于超构表面的尺寸在亚波长级别,具有被光场驱动从而产生机械运动的潜力,这一特性为新一代光驱动的人工微机器人提供了重要的理论基础和技术支撑。本文依次从光学微操控的基本原理和超表面的相位机制出发,详细回顾了基于超构表面的多种微操控器件,包括超构表面光镊、多功能微操控系统、超构机械等,并结合微纳结构的拓扑光学性质,对拓扑光操控等新奇效应进行了探讨。最后,本文展望了超构表面微操纵技术的未来发展方向和目标。

关键词：超构表面光学微操控光镊光子力学

电场极化技术制备X切同成分薄膜铌酸锂中的导电畴壁（英文）

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激光与光电子学进展 2024年

作者：苏雅雯陈海伟赵梦薇钮云飞李晨张勇杨绍光祝世宁胡小鹏之江实验室固体微结构物理国家重点实验室南京大学物理学院南京大学现代工程与应用科学学院

在纳米电子学中，人们对于导电铁电畴壁的研究兴趣日益增长，而此类畴的制造技术至关重要。在这项工作中，我们详细研究了利用电场极化技术在x切的同成分铌酸锂薄膜（TFLN）中制造导电畴壁结构的方法。通过施加的电场以及脉冲数，可以... 详细信息

在纳米电子学中，人们对于导电铁电畴壁的研究兴趣日益增长，而此类畴的制造技术至关重要。在这项工作中，我们详细研究了利用电场极化技术在x切的同成分铌酸锂薄膜（TFLN）中制造导电畴壁结构的方法。通过施加的电场以及脉冲数，可以控制铁电畴结构的生长，且畴反转过程与畴壁的导电特性相关联。本文通过共聚焦二次谐波显微镜和压电响应力显微镜表征了TFLN中的畴结构。本工作的结果将为TFLN导电畴壁的发展和应用提供技术支撑。

关键词：薄膜铌酸锂电场极化头对头/尾碰尾畴结构畴壁导电性

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碳中和目标下电化学储能技术进展及展望

动力工程学报 2024年第3期44卷 396-405页

作者：周凡宇曾晋珏王学斌南京大学现代工程与应用科学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南京210033

针对碳中和目标下可再生能源并网引发的电力系统不稳定的现状,介绍了电力系统各个环节对于储能的需求特性,讨论了电化学储能,包括超级电容器、碱金属离子电容器、碱金属离子电池、液流电池、其他二次电池、氢能等技术的特点与发展现状,... 详细信息

针对碳中和目标下可再生能源并网引发的电力系统不稳定的现状,介绍了电力系统各个环节对于储能的需求特性,讨论了电化学储能,包括超级电容器、碱金属离子电容器、碱金属离子电池、液流电池、其他二次电池、氢能等技术的特点与发展现状,分析了它们在适配大规模储能时所面临的挑战,展望了其未来应用前景和发展趋势。最后指出,电化学储能技术应朝着“高性能、高安全性、低成本”的方向发展。

关键词：碳中和可再生能源电化学储能电容器电池氢能

三种同分异构的双苯并吩噻嗪材料的合成、理论计算及光物理性质

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物理化学学报 2024年第1期40卷 48-56页

作者：王鹤然陈凯伏硕王晧暄袁加轩胡星奕许文娟密保秀南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室南京210023

吩噻嗪及其衍生物材料是一类重要的多环芳烃材料,在光电子领域有着广泛的应用。其中,基于苯并噻嗪材料的研究相对较少。在本文中,我们分别在吩噻嗪的1,2-、2,3-和3,4-位引入苯基,制备了三种同分异构的双苯并吩噻嗪化合物D-PTZa、D-PTZb... 详细信息

吩噻嗪及其衍生物材料是一类重要的多环芳烃材料,在光电子领域有着广泛的应用。其中,基于苯并噻嗪材料的研究相对较少。在本文中,我们分别在吩噻嗪的1,2-、2,3-和3,4-位引入苯基,制备了三种同分异构的双苯并吩噻嗪化合物D-PTZa、D-PTZb和D-PTZc,研究了它们的构效关系,并与双吩噻嗪化合物(D-PTZ)进行了对比。研究发现,D-PTZb和D-PTZc的HOMO和LUMO分布与D-PTZ的类似;对于D-PTZa,其1,2-位引入的苯基与中间的苯环空间张力较大,造成空间结构极度扭曲,性质比较特殊。并苯的引入可以有效增加分子的共轭长度,使得最大吸收波长发生红移;在2,3-位引入苯基可以有效地稳定HOMO能级,使基于π→π*跃迁的能隙稍有增大,呈现蓝光发射,溶液的荧光量子产率为1.7%;而在3,4-位引入苯基使LUMO分布更加趋向于线型,从而使LUMO更加稳定,使基于π→π*跃迁的能隙降低,其最大发射峰位于520 nm处,呈现黄绿光发射,溶液荧光量子产率为13%。此外并入苯环之后,空间张力增大,化合物的分解温度降低。我们的分子设计和结构–性质关系的研究可以为设计新的吩噻嗪材料提供基础指导。

关键词：苯并吩噻嗪有机光电材料密度泛函理论空穴-电子分析前线轨道分布光物理性质

铪钛酸钡陶瓷制备及其压电性能的微观机制研究

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电子元件与材料 2024年第3期43卷 277-283页

作者：李雄伟尹红梅周恒为赵兴宇黄以能伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210008

采用传统固相反应法制备系列BaHf_(x)Ti_(1-x)O_(3)陶瓷,通过对陶瓷的压电、铁电、相组成、晶粒尺寸的测试和分析,发现:所有BaHf_(x)Ti_(1-x)O_(3)陶瓷样品均具有纯钙钛矿结构,室温均为铁电体具有压电性;在x<0.1时室温压电系数为195~327... 详细信息

采用传统固相反应法制备系列BaHf_(x)Ti_(1-x)O_(3)陶瓷,通过对陶瓷的压电、铁电、相组成、晶粒尺寸的测试和分析,发现:所有BaHf_(x)Ti_(1-x)O_(3)陶瓷样品均具有纯钙钛矿结构,室温均为铁电体具有压电性;在x室温压电系数为195~327p C/N,x=0.02时,压电系数、剩余极化强度和平均晶粒尺寸最大,分别为327pC/N,13.3μC/cm^(2)和37.2μm,大晶粒尺寸和四方-正交-三方多相共存是其具有大压电系数的主要原因。

关键词：铪钛酸钡固相反应微观机制压电系数