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固体阿秒探测技术

中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 71-88页

作者：刘雅欣崔虎彬彭赛男李亮兰鹏飞陶镇生复旦大学物理学系表面物理国家重点实验室华中科技大学武汉光电国家研究中心物理学院

随着超快飞秒激光技术的不断进步,泵浦-探测技术已成为研究凝聚态材料中电子态动态变化的重要手段.然而,当探索尺度缩小至原子级别,对探测技术的时间分辨率提出了更高要求. 2023年诺贝尔物理学奖的颁发,表彰了在产生阿秒光脉冲以研究电... 详细信息

随着超快飞秒激光技术的不断进步,泵浦-探测技术已成为研究凝聚态材料中电子态动态变化的重要手段.然而,当探索尺度缩小至原子级别,对探测技术的时间分辨率提出了更高要求. 2023年诺贝尔物理学奖的颁发,表彰了在产生阿秒光脉冲以研究电子动力学方面的杰出贡献,标志着阿秒科学的重大突破.固体阿秒探测技术的出现,为实时观测和记录固体中电子的超快运动提供了前所未有的精度,揭示了这些过程背后的物理机制.本文重点介绍了阿秒光电子能谱、固体高次谐波和阿秒瞬态吸收谱这三种主要实验技术,阐述了它们的基本原理、相关应用,并展望了未来的发展趋势和方向.这些研究不仅对于全面揭示光与物质相互作用的深层次信息至关重要,也为开发新一代达到光频的超快光电子器件奠定了坚实基础.

关键词：阿秒脉冲固体高次谐波超快过程

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空位缺陷硅烯纳米带结构与自旋极化电子性质的密度泛函紧束缚研究

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 61-66页

作者：扶锦云吴丽君王爽迟中钰刘亚沈阳理工大学理学院沈阳110159

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的... 详细信息

随着纳米电子器件和自旋电子学的不断发展,对小尺寸的纳米硅材料物理和化学性质的研究是研发新型微电子材料器件的基础.硅烯纳米带在实验制备和理论研究中均备受关注.本研究利用基于自洽电荷的密度泛函理论紧束缚方法,研究了不同宽度的硅烯纳米带的结构、稳定性和自旋极化电子性质.研究发现,稳定的完美和带有空位缺陷的硅烯纳米带表现为带有曲翘褶皱的蜂窝结构.纳米带边缘的曲翘度大于中心位置.空位缺陷更容易出现在纳米带边缘.纳米带的宽度可实现完美的硅烯纳米带的半导体性质和金属性之间的转换.硅烯纳米带中出现空位缺陷可有效调控纳米带自旋电子性质从半导体向金属性转变、半导体向半金属性转变,及金属性向为半导体或者半金属性质的转变.这种自旋电子性质的调控手段使得该种纳米材料在纳米电子自旋器件上有着潜在的应用价值.

关键词：硅烯纳米带自旋极化电子性质密度泛函紧束缚空位缺陷

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基于高对称点间干涉的固体高次谐波偏振操控

中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 104-112页

作者：龙杰李文清祝晓松李亮兰鹏飞陆培祥华中科技大学物理学院湖北光谷实验室华中科技大学武汉光电国家研究中心

椭偏超短脉冲对手性相关的超快动力学研究至关重要.产生椭偏超短脉冲的关键在于获得连续阶次具有相同旋向的大椭偏高次谐波.本文提出了一种可以获得连续阶次具有相同旋向的大椭偏高次谐波的方法.该方法利用了固体介质倒空间中的不同高... 详细信息

椭偏超短脉冲对手性相关的超快动力学研究至关重要.产生椭偏超短脉冲的关键在于获得连续阶次具有相同旋向的大椭偏高次谐波.本文提出了一种可以获得连续阶次具有相同旋向的大椭偏高次谐波的方法.该方法利用了固体介质倒空间中的不同高对称点附近区域贡献的高次谐波之间的干涉效应.以同向旋转双色圆偏光驱动石墨烯为例,通过理论模拟演示了这一方案.结果表明,在产生的谐波信号中,一个旋向的谐波分量由于相消干涉被抑制,而另一个旋向的谐波分量由于相长干涉得到增强并在谐波谱中占主导.该方法为有效产生椭偏阿秒超短脉冲提供了新的思路.

关键词：高次谐波椭偏超短脉冲干涉效应

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基于动态法布里-珀罗腔的光纤光栅温度传感

中国激光 2012年第10期39卷 90-94页

作者：范刘静马力韩道福何水南昌大学理学院物理系江西南昌330031 南昌大学物理实验中心

提出一种动态非本征法布里-珀罗(F-P)腔对波长的解调方法。利用压电陶瓷(PZT)构建的动态非本征F-P腔调制光纤布拉格光栅(FBG)反射光,理论分析得到调制光强随F-P腔的腔长改变呈类余弦变化。经数值模拟,当PZT在正弦电压驱动下,F-P腔调制... 详细信息

提出一种动态非本征法布里-珀罗(F-P)腔对波长的解调方法。利用压电陶瓷(PZT)构建的动态非本征F-P腔调制光纤布拉格光栅(FBG)反射光,理论分析得到调制光强随F-P腔的腔长改变呈类余弦变化。经数值模拟,当PZT在正弦电压驱动下,F-P腔调制输出的类余弦信号因FBG波长的变化产生了信号曲线的位移,且位移量与FBG波长的变化量呈线性关系,此关系可用于FBG波长的解调。通过动态F-P腔与光纤光栅构建的温度测量实验系统,对不同温度下的液体进行实验测试,在35℃～80℃温度变化范围内验证了液体温度变化量与类余弦信号的位移量呈线性关系,其线性拟合度达99.5%。

关键词：光纤光学光纤光栅温度传感动态非本征法布里-珀罗腔类余弦信号曲线位移

随机光纤激光器中光纤与随机介质匹配问题的研究

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物理学报 2013年第21期62卷 145-150页

作者：王慧琴龚旗煌南昌大学理学院基础物理实验中心南昌330031 北京大学物理学院人工微结构与介观物理国家重点实验室北京100871

降低阈值是随机激光实用化的前提,随机光纤激光器是将随机增益介质填充到空芯光子晶体光纤中利用其光子禁带来降低阈值的一种随机激光器.理论分析表明:在光子晶体光纤光子禁带的约束下,随机光纤激光器中的大部分能量被集中在芯区传播,... 详细信息

降低阈值是随机激光实用化的前提,随机光纤激光器是将随机增益介质填充到空芯光子晶体光纤中利用其光子禁带来降低阈值的一种随机激光器.理论分析表明:在光子晶体光纤光子禁带的约束下,随机光纤激光器中的大部分能量被集中在芯区传播,这使局域在芯区的光与随机介质相互作用得到增强,激发效率得以提高.然而,光纤填充介质后,纤芯等效折射率发生了改变,光子带隙也会随之移动,因此当选用带隙光纤来降低阈值时,只考虑光纤本身的带隙是不够的,应考虑到介质的增益频率和填充后的光子带隙之间的匹配问题,合理选择光纤或介质的材料,如果匹配得当,光子禁带对激光的调控能力会更强,激光阈值有望得到更大程度的降低.

关键词：随机激光光子晶体光纤光子禁带阈值

光子晶体晶粒尺寸和排列结构对随机激光辐射特性的影响

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物理学报 2011年第1期60卷 243-250页

作者：王慧琴方利广王一凡余奥列南昌大学物理实验中心南昌330031 南昌大学物理系南昌330031

研究了光子晶体对随机激光器的输出特性的调控,并分析了光子晶体的晶粒尺寸和排列结构等对调控作用的影响.对于同一随机介质而言,上下表面用同种材料不同晶粒尺寸的光子晶体覆盖,结果显示:晶粒尺寸合适的光子晶体会使光在系统中来回振... 详细信息

研究了光子晶体对随机激光器的输出特性的调控,并分析了光子晶体的晶粒尺寸和排列结构等对调控作用的影响.对于同一随机介质而言,上下表面用同种材料不同晶粒尺寸的光子晶体覆盖,结果显示:晶粒尺寸合适的光子晶体会使光在系统中来回振荡从而得到很好的放大,使系统中的光与随机增益介质的相互作用加强,激光阈值降低;同时还对激光模式有较强的调制能力,能在一定程度上抑制自发辐射,使之向所需要的频率内辐射.但如果光子晶体的晶粒尺寸与随机增益介质结构匹配不当,则光子晶体对激光模式调制能力较弱,光场能量不能有效地被局域在系统中,系统中能量消散得较快,系统需要较大的激光阈值.晶粒的排列结构对随机激光输出特性也有一定的影响.因此存在一个最佳的光子晶体/随机介质组合,使随机激光阈值达到一个极小值,为研制低阈值微型激光器提供理论依据.

关键词：有限时域差分法光子晶体随机激光辐射特性

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光子晶体对非晶纳米团簇辐射特性的影响

物理学报 2009年第3期58卷 1648-1654页

作者：王慧琴刘正东南昌大学材料科学与工程学院南昌330031 南昌大学物理实验中心南昌330031 南昌大学纳米技术研究中心南昌330047

用有限时域差分法研究了非晶ZnO纳米团簇的辐射频谱,结果显示频谱呈自发辐射的特性.为了对非晶纳米团簇的辐射输出进行有效的控制和利用,提出了利用光子晶体来控制纳米团簇的自发辐射,使之向所需要的频率内辐射的理论设计;并构想了一种... 详细信息

用有限时域差分法研究了非晶ZnO纳米团簇的辐射频谱,结果显示频谱呈自发辐射的特性.为了对非晶纳米团簇的辐射输出进行有效的控制和利用,提出了利用光子晶体来控制纳米团簇的自发辐射,使之向所需要的频率内辐射的理论设计;并构想了一种制备简单、成本较低的实现方法,依据这种设想构建了一个二维系统,对其辐射特性进行数值模拟,结果显示光被有效地控制.为制备可嵌入到集成光路中的、具有良好可加工性能的低阈值微型激光器提供了一条新途径.

关键词：有限时域差分法光子晶体非晶纳米团簇辐射特性

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以应用为导向的大学物理实验改革的探讨

实验技术与管理 2012年第9期29卷 148-150页

作者：王慧琴吴庆丰梁晓军黄伟军南昌大学基础物理实验中心江西南昌330031

以应用为导向建构了实用型大学物理实验教学体系。提倡从日常生活中寻找实验项目、从科研中提取实验项目,营造自由开放和谐的实验环境,鼓励学生参与实验仪器的改进、手段的创新、科研课题的研究。初步的实践结果表明,随着实验实用性内... 详细信息

以应用为导向建构了实用型大学物理实验教学体系。提倡从日常生活中寻找实验项目、从科研中提取实验项目,营造自由开放和谐的实验环境,鼓励学生参与实验仪器的改进、手段的创新、科研课题的研究。初步的实践结果表明,随着实验实用性内容的加强,学生对实验热情增加,尤其是一些与生活密切相关的实验,更受学生欢迎,学生的自主创新能力得到了提高。

关键词：大学物理实验实用性内容自主创新平台

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径向剪切干涉法测量气体温度场

南昌大学学报（理科版） 2005年第4期29卷 375-377,386页

作者：韩道福马力戚小平南昌大学基础物理实验中心江西南昌330047

提出双Fresnel波带板共光路径向剪切干涉测量系统,导出该光路系统下的待测波面的计算方法。用该系统对轴对称气体温度场进行实验测试,采集气体温度扰动的干涉条纹图,经傅里叶变换解调相干波相差,求解扰动波面及扰动引起的波面差,重建气... 详细信息

提出双Fresnel波带板共光路径向剪切干涉测量系统,导出该光路系统下的待测波面的计算方法。用该系统对轴对称气体温度场进行实验测试,采集气体温度扰动的干涉条纹图,经傅里叶变换解调相干波相差,求解扰动波面及扰动引起的波面差,重建气体温度场。结果表明双Fresnel波带板径向剪切干涉系统具有较高的测量精度和测量灵敏度,适合横向尺度较大、纵向尺度(光传播方向)较小,与环境最大温差较小时的位相物体的测量研究。

关键词：径向剪切干涉 Fresnel波带板波面差温度场重建