基于表面等离子体激元共振的飞秒抽运探测技术研究

对基于表面等离子体激元共振（SPR）的飞秒抽运探测技术进行了系统地数字分析.计算结果表明,利用SPR技术可将飞秒抽运探测信号强度ΔR/R提高2—3个数量级,其提高的比例依赖于金属膜的厚度和探测光的入射角,其中R和ΔR分别为探测光反射率的总量和变化量.特别地,对于金属-吸收介质体系,金属膜的介电常数变化对ΔR的影响仅为吸收介质影响的2%,所以ΔR/R主要反应吸收介质中的动力学过程,因此该技术对研究表面和界面的超 关键词： 超快光学 表面等离子体共振 飞秒抽运探测技术 信号强度     

Ge-Ga-Cd硫化物玻璃的超快三阶非线性光学性质与结构关系研究

本文采用飞秒时间分辨光学克尔门技术测量了GeS2-Ga2S3-CdS硫化物玻璃体系的超快三阶非线性光学响应，所用激光波长分别为820nm和640nm。?实验结果证明了GeS2-Ga2S3-CdS组分玻璃具有很大的飞秒超快三阶非线性光学响应，另外，其Kerr信号随摩尔组分的不同呈显著变化。通过拉曼光谱结构分析，探讨了此系列硫化物玻璃的三阶非线性光学性质与结构的关系，结果表明构成玻璃网络的四面体结构单元[GeS4]([GaS4])对其超快三阶光学非线性起重要作用。实验还表明了此硫化物玻璃体系的超快三阶非线性不符合半经验的Miller定律。     

“超快光学”专题征稿

征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。     

“超快光学”专题征稿

征稿范围:包括但不限于阿秒物理、超快成像、超快光谱、超快诊断、材料超快动力学、原子分子超快动力学、超快太赫兹光子学等研究领域。时间安排:全文投稿截止时间为2021年5月30日;专题出版时间:2021年第8期。     

CS_2飞秒超快非线性特性的实验研究

采用中心波长800 nm、脉宽30 fs的超短激光脉冲,通过飞秒光开关技术对CS_2的飞秒超快非线性特性进行了实验研究.在探测光强与抽运光强比为1∶10时,得到了较理想的光克尔时间分辨曲线.通过实验测定的光克尔信号强度与激发光和探测光偏振方向夹角的依赖关系表明:30 fs的超短激光脉冲激发CS_2的克尔信号主要是源于光诱导双折射效应,而非用200 fs的超短激光脉冲时来自瞬态栅的自衍射效应.     

超快光谱技术及其在凝聚态物理研究中的应用

近年来备受关注的超快光谱技术拥有诸多特色,例如极高的时间分辨率,丰富的光与物质的非线性相互作用,可以用光子相干地调控物质的量子态,其衍生和嫁接技术带来许多凝聚态物理实验技术的变革等等.文章介绍了超快光谱技术的一般原理、时间分辨的技术实现和典型构型,并通过具体实例来展示该实验手段在凝聚态物理研究中的应用.     

超快光谱技术及其在凝聚态物理研究中的应用

近年来备受关注的超快光谱技术拥有诸多特色,例如极高的时间分辨率,丰富的光与物质的非线性相互作用,可以用光子相干地调控物质的量子态,其衍生和嫁接技术带来许多凝聚态物理实验技术的变革等等.文章介绍了超快光谱技术的一般原理、时间分辨的技术实现和典型构型,并通过具体实例来展示该实验手段在凝聚态物理研究中的应用.     

基于非线性光学理论的激光防护材料近况

按照防护原理,可将激光防护材料分为基于线性光学理论的防护材料和基于非线性光学理论的防护材料。综述了基于非线性光学理论的多种激光防护方法及其防护原理,介绍了基于非线性光学理论的多种新型防护材料及其研究进展,比较了四种基于非线性光学理论的激光防护方法的优、缺点,简短地分析了激光防护材料今后发展的基本方向。     

超短脉冲照射下氟化锂的烧蚀机理及其超快动力学研究

研究了超短脉冲激光照射下LiF晶体的破坏机理及其超快动力学过程,利用扫描电镜和原子力显微镜等测试手段,观测了飞秒激光照射下LiF晶体的烧蚀形貌。利用烧蚀面积与激光脉冲能量的对数关系确定了LiF晶体的破坏阈值,并利用非线性玻璃棒展宽脉宽,得到了800nm激光作用下LiF破坏阈值对激光脉宽（50～1000fs）的依赖关系;利用抽运一探针超快探测平台,探测了LiF烧蚀过程中反射率的变化。采用雪崩击穿模型,并根据晶体材料反射率与材料的介电常量的依赖关系,通过数值计算,模拟了材料烧蚀阈值与脉宽的依赖关系及材料激发过程中反射率的变化关系。结果表明,理论结果与实验结果符合较好。讨论了飞秒激光照射下LiF晶体中导带电子数密度的变化规律,并解释了相应的实验结果。     

InP纳米颗粒的超快动力学和光学非线性

通过飞秒泵浦-探测方法测量了波长为800 nm时InP半导体纳米颗粒激发态的瞬态动力学过程。观察到一个快速的光致漂白建立和一个漂白的恢复过程,分析饱和吸收的来源可能是带填充效应引起跃迁的饱和吸收。对于漂白恢复中的快过程是由于自由载流子的弛豫,而慢成分是由于光激发载流子在很短的时间内受陷于表面态形成的限域载流子的弛豫。通过飞秒光克尔效应(OKE)方法测量材料的超快非线性响应曲线,计算了材料的光学三阶非线性极化率,分析了非线性的来源。     

准二维光学系统的调制不稳定性分析

本文利用时间相关的变分法对准二维的非线性薛定谔方程平面波的调制不稳定性进行了研究。在拉格朗日变分的框架下推导出相与振幅的演化方程,进而对线性化扰动方程的解进行了数值模拟,直观地展示了平面波的调制不稳定性。最后通过对能量方程有效势的分析,严格地得到了平面波解调制不稳定的判断准则。     

Ultrafast nonlinear spectroscopy of a single silver nanoparticle

The time‐domain nonlinear spectroscopy of a single silver nano‐object is investigated by combining the spatial modulation linear spectroscopy technique with a high‐sensitivity femtosecond pump–probe setup. The investigated single nanoparticle is first optically characterized for size and shape via quantitative measurement of its linear absorption spectrum, and time‐resolved nonlinear pump‐probe measurements are subsequently performed on the same particle. The breathing mode period of a single nanoparticle measured in the time domain is found to be in good agreement with that inferred by the optically deduced particle characteristics, opening the way of full optical investigation of the acoustic response of the characterized single nanoparticles. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ultrafast optical beam deflection in a pump probe configuration

Propagation of a signal beam in an Al Ga As/Ga As waveguide multiple-prism light deflector is theoretically investigated by solving the scalar Helmholtz equation to obtain the dependences of the temporal and spatial resolvable characteristics of the ultrafast deflector on the material dispersion of Ga As including group velocity dispersion and angular dispersion,interface reflection,and interface scattering of multiple-prism deflector.Furthermore,we experimentally confirm that,in this ultrafast beam deflection device,the deflecting angle of the signal light beam is linear with the pump fluence and the temporal resolution of the ultrafast deflection is 10 ps.Our results show that the improvement of the temporal and spatial resolvable performances is possible by properly choosing the structural parameters and enhancing the quality of the device.     

量子阱非线性光学研究进展

综述了量子阱非线性光学领域近年来实验工作的进展，重点介绍了共振增强的二阶和三阶非线性效应、光折变效应、量子阱光调制器和ＩＶ族材料的非线性过程，指出该领域发展迅速，应用前景十分广阔。     

Nonlinear Dependence of Response Rateon Intensity in Doped KNSBN Crystals

l.IntroductionThephotorefractiveresponserateisacritica1issuebecauseitdirectlydeterminestheprocessingsPeedofphotorefractivedevices[1]-TherelationshipbetweentheresPonserateandthelightintensitycanprovideusefuIinformationaboutthedefectlevels,theprocessofchargeCarriersexcited,transportedaMdtrapPed["'].Conventionalsing]elevelmod-e1s[4jpredictthatthephotorefractiveresponserateislinearlydePendentonthelightinten-sity.However,experimentaldatashowedthatthephotorefractiveresponserateofsomecrystalsvarie…     

Quantum Computation with Nonlinear Optics

We propose a scheme of quantum computation with nonlinear quantum optics. Polarization states of photons are used for qubits. Photons with different frequencies represent different qubits. Single qubit rotation operation is implemented through optical elements like the Faraday polarization rotator. Photons are separated into different optical paths, or merged into a single optical path using dichromatic mirrors. The controlled-NOT gate between two qubits is implemented by the proper combination of parametric up and down conversions. This scheme has the following features： （1） No auxiliary qubits are required in the controlled-NOT gate operation; （2） No measurement is required in the course of the computation; （3） It is resource efficient and conceptually simple.     

用于红外探测的极度非简并非线性光学

半导体中的双光子吸收(2PA)与能隙的三次方的倒数(Eg-3)成正比,这一关系限制了在宽带隙半导体中获得双光子吸收系数。但是已知在输入波长迥异的高度非简并情况下,双光子吸收率较简并状态会有大幅提升。在飞秒和皮秒脉冲下的泵浦探测传输实验中证实了几种直接能隙半导体具有这种性质。发现在许多直接能隙半导体中,非简并双光子吸收率较简并情况下可增强约100倍。在GaAs中,观察到双光子吸收系数达到1cm/MW,这么大的系数以前只在窄带半导体如InSb中观察到过。基于这种作用可以利用传统的半导体光电二极管获得敏感的选通探测。采用标准的GaN和GaAs光电二极管和高达14∶1的能量比的极度非简并光子证实了此技术。此外,还采用强紫外选通脉冲探测弱红外辐射,如采用GaN光电二极管,最小可探测红外脉冲能量可低至20pJ,而现有的标准制冷型MCT探测器的最小可探测能量为200pJ。我们现在还证实这种方法也可在连续波探测中应用。值得注意的是,这个过程没有用到类似χ(2)上转换的红外晶体或相位匹配。在本报告中将介绍怎样将这种探测技术用于其他半导体,以及如何优化器件的几何结构以满足实用化探测要求。     

超快时间分辨光电子显微镜技术及应用

光电子显微镜是一种基于光电效应的电子显微镜,利用样品不同空间位置光电子产量的差异作为图像衬度进行投影成像。其成像速度快、空间分辨率高、探测无损伤等特点和优势,在表面科学、表面等离激元学、半导体学等学科有着广泛应用。另外,结合超快光泵浦探测技术为光电子显微镜提供了高时间分辨能力,特别适用于高时空分辨的动力学过程研究。时间分辨光电子显微镜是具备多维度直观测量的技术方法,为研究人员开辟了新的道路。文章首先简要回顾电子显微成像技术的发展,然后介绍在表面等离激元学和半导体物理领域中应用光电子显微镜的最新进展,最后介绍北京大学最近建设的超快光电子显微镜系统和相关研究工作及展望。     

诱导式受激布里渊散射相位共轭腔

The theory of ultrafast nonlinear interferometer which is a single-arm interferometer based on a semiconductor laser amplifier is described in Jones matrix. The device is suitable to be a demultiplexer in future optical time-division-multiplexing systems, which utilizes the phase shift induced by the refractive index nonlinearities of SLA.     

Ultrafast Relaxation Dynamics of the Optical Nonlinearity in Nanometric Gold Particles

Measurements of the resonantly enhanced, third-order nonlinear optical properties of gold nanostructures exhibiting reduced charge-carrier mobility in three dimensions were performed with a number of ultrafast nonlinear optical techniques. The size of the particles investigated was varied between 5 and 40 nm. The magnitude of the nonlinear susceptibility is of the order of 5·10^–16 m²V^–2 at resonance and an order of magnitude lower off-resonance. The response time of the nonlinearity is found to be extremely fast and could not be resolved in the experiments undertaken here. The only statement that can be made in this regard is that the phase relaxation time is of the order of or less than 20 fs while the energy relaxation time is of the order of or less than 75 fs.