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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44卷 23-46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广东深圳518060 之江实验室智能感知研究院浙江杭州311100

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... 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

基于褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件研究进展

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科学通报 2024年第1期69卷 96-111页

作者：贾士鑫张浩洋银达冯晶吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室长春130012

近年来,随着柔性和可穿戴电子设备的发展,人们对可拉伸设备的需求不断提升,促进了可拉伸电子器件的快速发展.可拉伸显示器在可拉伸电子设备中起到信息传递和人机交互的作用,是可拉伸电子设备的重要组成部分.可拉伸发光器件作为可拉伸显... 详细信息

近年来,随着柔性和可穿戴电子设备的发展,人们对可拉伸设备的需求不断提升,促进了可拉伸电子器件的快速发展.可拉伸显示器在可拉伸电子设备中起到信息传递和人机交互的作用,是可拉伸电子设备的重要组成部分.可拉伸发光器件作为可拉伸显示器的核心组成部分之一,受到广泛关注.随着材料、工艺和器件结构设计的不断发展与进步,可拉伸发光器件的研究得到快速发展,多种策略被开发出来用于实现器件的拉伸性,且器件性能显著提高.其中,基于褶皱结构的可拉伸有机电致发光器件因其优异的光电性能和机械拉伸性而在可穿戴电子设备、电子皮肤、智能服装等领域展现出较大的应用潜力,成为制备可拉伸显示器的候选器件之一.本文对基于褶皱结构可拉伸有机电致发光器件的研究进展进行综述,首先介绍了褶皱结构的形成机制及相关的理论,然后对褶皱结构型可拉伸有机电致发光器件按照拉伸维度和褶皱有序性进行分类,总结了不同类型器件的设计思路、制造方案和器件性能特点.最后,简要讨论了褶皱结构可拉伸有机电致发光器件存在的一些挑战及对未来的展望.

关键词：可拉伸电子器件可拉伸有机电致发光器件褶皱结构超薄柔性器件弹性衬底

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基于复合超材料的多种结构的太赫兹频率开关

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 331-335页

作者：陈姗姗张波太赫兹光电子学教育部重点实验室首都师范大学物理系北京100048

超材料可以应用于调制器,能够吸收特定频率的太赫兹波。然而当超材料的结构参数一旦确定,就只能在特定的共振频率产生完美吸收。设计了三种复合超材料结构探究复合超材料的共振,这三种结构的超材料均以石英为衬底,在该基底上加工一层具... 详细信息

超材料可以应用于调制器,能够吸收特定频率的太赫兹波。然而当超材料的结构参数一旦确定,就只能在特定的共振频率产生完美吸收。设计了三种复合超材料结构探究复合超材料的共振,这三种结构的超材料均以石英为衬底,在该基底上加工一层具有开口的金属谐振环。三种结构分别是单开口的金属谐振圆环,单开口的金属谐振方框和不对称双开口的金属谐振方框。在三种结构的开口中填入光敏材料氧化铟,改变氧化铟的电导率对这些复合超材料结构的太赫兹的调制特性进行了研究,同时对三种结构太赫兹频率开关的不同共振频率的电场分布进行了数值模拟。对于单开口不同形状的金属谐振环,共振频率不同,但都随着氧化铟电导率的增加,共振峰的吸收强度逐渐减小,从对应的电场分布图中可以看到,随着氧化铟电导率的增加,间隙边缘处的场强越来越弱,谐振峰吸收强度也就越来越弱,这个过程可以被认为是太赫兹波在共振频率的动态开关。对于不对称双开口的金属谐振方框,在偏离金属框中央处的开口填入氧化铟,这个结构可以看到两个谐振峰,随着电导率的增加,一个谐振峰吸收强度逐渐减弱,而另一个谐振峰吸收强度无明显变化,由此可得吸收强度随电导率增加而减弱的谐振峰为法诺共振,而另一个吸收强度一直无明显变化的谐振峰为偶极共振。从对应场分布图可以看到,法诺共振入射的太赫兹波的能量主要集中在金属谐振环的右侧金属臂上,而且随着电导率的增大,右侧金属臂的间隙处积累的电荷越来越多;而偶极共振入射的太赫兹波的能量主要集中在金属谐振环的左侧金属臂上,电导率增加,偶极共振的电场分布无明显变化。

关键词：太赫兹频率开关超材料

飞秒激光制备硬脆材料红外微光学器件及应用(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 278-295页

作者：祁金勇郑家鑫张鑫赵智炎刘子健田克帅李超刘学青吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室吉林长春130012

近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高... 详细信息

近年来,红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展,直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求,已经有研究人员提出了多种高精密制造方法。其中,飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备,也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路。从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手,梳理了近些年此领域的发展情况,重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用,并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望。

关键词：激光技术飞秒激光硬脆材料红外微光学器件红外微光学应用

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百瓦级中红外光纤随机激光放大

中国激光 2024年第5期51卷 12-18页

作者：高旺城马瑞全欣陈宇范滇元刘军深圳大学微纳光电子学研究院二维材料光电科技国际合作联合实验室广东深圳518060 中国科学院高功率激光物理重点实验室上海201800

中红外波段高功率激光光源在工业加工和生物医疗等领域中有着广泛的应用。报道了基于主振荡器功率放大器(MOPA)结构的百瓦级中红外连续波光纤随机激光器,获得了最高输出功率为100.40 W、斜率效率为47.8%、波长为1980 nm的连续波激光输... 详细信息

中红外波段高功率激光光源在工业加工和生物医疗等领域中有着广泛的应用。报道了基于主振荡器功率放大器(MOPA)结构的百瓦级中红外连续波光纤随机激光器,获得了最高输出功率为100.40 W、斜率效率为47.8%、波长为1980 nm的连续波激光输出。得益于MOPA结构中光纤随机激光种子源在激光放大过程中的光谱带宽保持特性,100.40 W激光输出时的3 dB光谱带宽仅为~0.2 nm。激光器的短时时域强度波动和长时功率波动均表现出优良的稳定性。所提实验技术方案和实验结果有望进一步拓宽中红外高功率光纤随机激光器的应用范围。

关键词：激光器光纤随机激光器高功率激光器瑞利散射中红外激光器高稳定性

基于BCPO发光材料近紫外有机发光二极管的电致发光效率与稳定性

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物理学报 2024年第4期73卷 263-271页

作者：任兴于宏宇张勇西南大学物理科学与技术学院微纳结构光电子学重庆市重点实验室重庆400715

近十年来,制备近紫外有机发光二极管成为有机电子学领域的研究热点之一.但是当器件的电致发光波长延伸到400 nm以下后,对器件中各功能层的材料选择提出了更高要求.本实验中,以宽带隙小分子材料BCPO(bis-4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylph... 详细信息

近十年来,制备近紫外有机发光二极管成为有机电子学领域的研究热点之一.但是当器件的电致发光波长延伸到400 nm以下后,对器件中各功能层的材料选择提出了更高要求.本实验中,以宽带隙小分子材料BCPO(bis-4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylphosphine oxide)为发光层,基于BCPO的发射光谱确定了电子传输材料和空穴传输材料,制备了电致发光峰位波长在384 nm附近的近紫外有机发光二极管.在最佳的器件结构下,器件的最大外量子效率达到2.98%,最大辐射功率达到38.2 mW/cm^(2).电致发光谱中波长在400 nm以下的近紫外光占比为57%.结果表明器件在恒压模式下展示了良好的稳定性,此外,对影响器件稳定性的多个关键因素给予了深入的分析.

关键词：有机发光二极管近紫外光辐射功率外量子效率

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用于接近-压力感知的全纸基智能传感器

中国科学：化学 2024年第4期54卷 667-676页

作者：宋熠霖胡志鹏李俊东钟梓晗赵鹏飞周奎韩素婷周晔深圳大学高等研究院深圳518060 济南鲁源电气集团有限公司济南250100 山东培森人力资源有限责任公司济南250100 深圳大学微纳光电子学研究院深圳518060 深圳大学电子与信息工程学院深圳518060

近年来,伴随可穿戴电子设备与日俱增的需求,成本低廉、绿色环保、可批量生产的纸基传感器得以快速发展.然而,目前的纸基传感器仍有两大挑战亟待解决:(1)广泛使用金属电极,极大地削弱了纸的本征优势.(2)传感机理受限于单一触觉感知功能,... 详细信息

近年来,伴随可穿戴电子设备与日俱增的需求,成本低廉、绿色环保、可批量生产的纸基传感器得以快速发展.然而,目前的纸基传感器仍有两大挑战亟待解决:(1)广泛使用金属电极,极大地削弱了纸的本征优势.(2)传感机理受限于单一触觉感知功能,难以满足多重刺激感知的需求.本文报道了一种基于聚吡咯(PPy)的电容-电阻双模式全纸基传感器.该器件能够感知接近和压力刺激,从而能够应用于人体运动的监测、接近物体的感知.此外,我们还借助该传感器实现了接触式和非接触式摩斯电码输入,并能实现两种模式下的准确区分.该接近-压力全纸基传感器结构简单,容易制造,在可穿戴设备和绿色电子等领域有着巨大潜力.

关键词：纸基电子聚吡咯接近-压力传感器可穿戴设备人体运动监测

中国光学十大进展:可调谐微透镜阵列的研究进展(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 24-36页

作者：孙智娟韩冬冬张永来吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室

微透镜阵列作为一种光学元件，凭借高分辨率、无限景深的特性可以实现高质量成像，在光通信、光传感等领域也有重要应用。近年来，光电子学、微纳米技术、智能材料等学科的发展促进了对微透镜阵列进行调谐的相关研究，使得微透镜阵列突... 详细信息

微透镜阵列作为一种光学元件，凭借高分辨率、无限景深的特性可以实现高质量成像，在光通信、光传感等领域也有重要应用。近年来，光电子学、微纳米技术、智能材料等学科的发展促进了对微透镜阵列进行调谐的相关研究，使得微透镜阵列突破了固定焦距的缺陷，大大提高了器件的灵活性。总结微透镜的形状调谐、折射率调谐和超透镜的调谐3个方面的最新研究进展，详细地阐述微透镜阵列的调谐原理和过程，探讨各种调谐方式的优势和不足之处，并介绍了可调谐微透镜阵列的应用前景，最后展望了可调谐微透镜阵列未来的发展趋势。

关键词：微透镜阵列复眼可调谐微透镜阵列集成光学元件

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微腔效应影响有机发光器件调制带宽特性研究

发光学报 2024年第3期45卷 468-475页

作者：李镔刘士浩张乐天谢文法吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区吉林长春130012

可见光通信(VLC)技术巧妙地融合了通信和照明或显示功能,为通信提供了高效便捷的方案。有机电致发光器件(OLED)作为最接近自然阳光的人造光源,在可见光通信系统的发射端展现出巨大的应用潜力。然而,受制于有机发光染料激子辐射复合速率... 详细信息

可见光通信(VLC)技术巧妙地融合了通信和照明或显示功能,为通信提供了高效便捷的方案。有机电致发光器件(OLED)作为最接近自然阳光的人造光源,在可见光通信系统的发射端展现出巨大的应用潜力。然而,受制于有机发光染料激子辐射复合速率较慢的限制,OLED在高频信号激励时响应速度较慢。为了克服这一限制,我们提出利用微腔结构,旨在通过微腔效应增强有机发光分子的自发辐射速率,从而改善器件的频率响应。研究结果表明,特定腔长的光学微腔引发的Purcell效应能够提升特定波长的光子态密度,从而加速其自发辐射速率。这种增强效应成功地将调制带宽从4 kHz提高到7 kHz,拓展了近75%的响应频率范围。

关键词：有机电致发光器件微腔结构自发辐射速率可见光通信调制带宽