表面等离子体激元纳米激光器技术及应用研究进展

传统半导体激光器由于采用光学系统反馈而存在衍射极限,其腔长至少是其发射波长的一半,因此难以实现微小化。基于表面等离子体激元的纳米激光器可以实现深亚波长乃至纳米尺度的激光发射,而且现代微纳加工技术的逐步成熟,也为亚波长乃至纳米量级激光器的研制提供了成熟的技术条件。本文重点综述了国际上已成功实验验证的基于表面等离子体激元的纳米激光器的最新研究进展,综述了表面等离子体激元的基本原理,给出了若干种表面等离子体激元纳米激光器的结构和特点,指出该类激光器现存问题主要表现在激元损耗高及由此引起的制备工艺和电泵浦涉及的技术难题。文中最后展望了纳米激光器的应用和研究前景。     

KrF激光泵浦H2受激拉曼放大

利用KrF激光泵浦高压H_2,在同轴前向的受激拉曼散射(SRS)作用下,产生受激拉曼放大,1阶Stokes光对泵浦光的转换效率为17.2％,并对影响放大过程和转换效率的若干因素作了分析。     

激光辐照等离子体中的受激布里渊侧向散射

本文在预先已形成较大尺寸的稀薄等离子体的条件下,研究了亚毫微秒脉宽的高强度激光与等离子体相互作用中的受激布里渊散射问题。通过细致地测量后向散射激光的能量、光谱以及侧向散射激光的角分布,特别是它在空间取向上的各向异性,证实了受激布里渊后向散射与侧向散射不稳定性的存在。 关键词：     

一种鉴别弱激光谱线的方法

在激光谐振腔内具有一定增益的激光工作物质中,往往激光和放大的自发发射(ASE)同时并存.对于其中较强的激光谱线,可以通过分光仪器分光而把它们一一显现出来.如果把激光器的谐振腔调偏或破坏掉,则这些激光谱线会立即消失,由此可证认激光谱线. 对于那些强度不足以通过分光仪器直     

激振摆参数振动的实验研究

研究了一种激振摆参数振动的实验.当激振频率为激振摆固有频率2倍时激振摆会产生共振.实验探讨了激振摆从微阻尼振动到共振的幅时特性和幅频特性.对于小振幅纵向激振,当激振频率接近激振摆固有频率2倍时,激振摆的摆幅对激振频率很敏感,在减小频宽数使激振摆振动接近共振的过程中,激振摆的摆幅数随时间数会震荡变化(类似"拍"现象),"拍"的周期数和峰谷差数都随频宽数减小而增加;"拍"现象消失后继续减小频宽数,摆幅数随时间数将持续指数增大,运动失稳;在频宽数为零时,摆幅数随时间数增加最剧烈,即共振发生.通过激振摆理论模型对实验结果进行了动力学分析,非线性动力学方程的数值解结果与实验结果吻合较好.该实验研究对于解决与共振相关的问题有潜在的应用价值.     

受激热散射基本概念及理论描述

吸收热对固体激光器输出光束质量的影响及受激热散射在高能应用中与受激布里渊散射的激烈竞争已越来越引起人们的关注,然而国内对此问题的研究尚少见报道。本文给出受激热散射的理论描述并着重澄清关于受激热散射的几个基本概念。     

光电介质高速自激折射率改变

<正> 美国贝尔电话实验室的工作人员撰文,综述光学介质自激折射率改变的现况。文中谈到过去已对光学介质自激折射率改变在激光器的Q开关和锁模、对激光束自聚焦和散焦中的应用作了广泛研究。最近对自激折射率改变的现象有了新的兴趣,它可能在集成光学中的光学     

表面等离激元研究新进展

随着理论研究的深入和现代微加工技术的进步,对支持表面等离激元的金属微纳结构体系的研究已形成了一门新兴学科方向,即表面等离激元光子学。由于表面等离激元具有独特的光学特性,在数据存储、超分辨成像、光准直、太阳能电池、生物传感器以及负折射材料等方面有着重要的应用前景,成为当前广受国内外学者重视的热点研究领域之一。本文对表面等离激元的特点、基本现象,以及其带来的新颖效应及其应用研究前景的最新发展进行了介绍。     

湖震现象理论分析

用浅水波理论为湖震现象进行了分析，结果表明，湖震可以用驻波的概念解释。     

银纳米线表面等离激元波导的能量损耗

金属纳米结构的表面等离激元可以突破光学衍射极限,为光子器件的微型化和集成光学芯片的实现奠定基础.基于表面等离激元的各种基本光学元件已经研制出来.然而,由于金属结构的固有欧姆损耗以及向衬底的辐射损耗等,表面等离激元的传输能量损耗较大,极大地制约了其在纳米光子器件和回路中的应用.研究能量损耗的影响因素以及如何有效降低能量损耗对未来光子器件的实际应用具有重要意义.本文从纳米线表面等离激元的基本模式出发,介绍了它在不同条件下的场分布和传输特性,在此基础上着重讨论纳米线表面等离激元传输损耗的影响因素和测量方法以及目前常用的降低传输损耗的思路.最后给出总结以及如何进一步降低能量损耗方法的展望.表面等离激元能量损耗的相关研究对于纳米光子器件的设计和集成光子回路的构建有着重要作用.     

一维原子链局域等离激元的非线性激发

本文基于含时密度泛函理论, 研究了不同频率光脉冲场作用下一维钠原子链中电子的输运与等离激元共振之间的耦合规律. 在等离激元共振点附近约0.8 eV频率范围内的光脉冲场, 都可以激发体系的等离激元共振. 这些不同频率外场激发的等离激元共振强度大小在一个数量级. 外场频率越接近等离激元共振频率, 外场激起的等离激元振动的振幅越大. 对于线性原子链等离激元的非线性激发现象, 本文用经典谐振子模型给出了定性解释.     

表面等离激元研究新进展

随着理论研究的深入和现代微加工技术的进步,对支持表面等离激元的金属微纳结构体系的研究已形成了一门新兴学科方向,即表面等离激元光子学.由于表面等离激元具有独特的光学特性,在数据存储、超分辨成像、光准直、太阳能电池、生物传感器以及负折射材料等方面有着重要的应用前景,成为当前广受国内外学者重视的热点研究领域之一.本文对表面等离激元的特点、基本现象,以及其带来的新颖效应及其应用研究前景的最新发展进行了介绍.     

损耗对表面等离子体激元压缩态的影响

表面等离子体激元是金属表面电子集体振荡,它以波的形式在金属和介质之间的界面中传播.近期Huck等证明等离子体激元可以处在压缩态,本文利用量子光学的热库理论,研究金波导损耗对表面等离子体激元压缩态的影响,并对Huck等的实验结果给与理论解释. 关键词： 表面等离子体激元 压缩态 热库理论     

表面等离激元调控化学反应

表面等离激元是金属与介质表面自由电子的集体振荡,能够突破衍射极限,将光束缚在纳米结构表面附近极小的空间内,为纳米尺度的光操控提供可能.利用表面等离激元共振,不仅可以增强局域表面电磁场强度,实现对表面附近分子荧光和拉曼信号的极大增强,而且等离激元弛豫诱导的热电子还可以调控表面分子的化学反应,提高反应速率和选择性,即等离激元调控(催化)化学反应.作为一种新型催化体系,等离激元催化已经实现了多种传统光催化中难以发生的化学反应,是表面等离激元领域的前沿热点问题.由于等离激元催化反应的复杂性与多样性,其反应动力学过程的完全表征和反应机理的揭示仍然是一个巨大的挑战.精确表征催化反应的中间及最终产物,获取反应动力学过程中更多的细节信息,对于探索等离激元催化机理,以及设计更为合理高效的催化体系极为重要.本文围绕等离激元催化的最新研究进展,总结并探讨等离激元催化中所使用的各种表征技术.首先,简单介绍了等离激元催化的基本概念和催化机理.其次,综述了拉曼光谱(包括表面/针尖增强拉曼光谱),在等离激元催化原位监测中的应用,并进一步详细介绍了气相色谱法、气相色谱-质谱联用、高效液相色谱法、扫描透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、扫描电化学显微镜、紫外可见吸收光谱等技术在等离激元催化反应研究中的重要作用.最后,探讨了这些表征技术在等离激元催化动力学过程研究和催化机理探索中的特点与优势,并展望了等离激元催化及相关表征技术的发展与挑战.     

等离激元能带结构与应用

近些年来,表面等离激元因其具有强局域、亚波长和高场强等特殊的光学性质而备受关注,在化学、生物、通信、纳米能源等各领域得到了广泛的研究.为了更好地控制表面等离激元的激发、传播和辐射,具有能带结构的周期性表面等离激元结构被广泛的研究.本文全面综述了具有等离激元能带的微纳结构、能带的产生机制与其特殊的性质,包括连续谱中的束缚态、波导、全带隙、拓扑等.在此基础上,基于等离激元能带设计所开展的一些应用也予以系统总结.最后,随着新材料的发现,本文还简要介绍了二维材料石墨烯等离激元能带和它的一些应用.     

大型光学元件中的横向受激布里渊散射

研究大型光学元件中横向受激布里渊散射的特点和破坏机制,以及横向受激布里渊散射的抑制方案。在理论分析的基础上,进行数值模拟。当入射光强足够高,材料的横向尺寸足够大时,在受激散射过程中产生的弹性声波场有可能超出材料的抗拉强度,从而引起力学破坏;增加泵浦光带宽可以显著降低散射光的增益。强激光辐照下的大尺寸光学元件中很容易激发横向受激布里渊散射;对于大多数强激光系统,20GHz的带宽已经足以抑制TSBS带来的影响。     

光纤受激布里渊增益谱线型特性分析

光纤受激布里渊效应是一种非常重要的光纤非线性效应,受激布里渊增益谱的线型特性,对于光谱分析、微波光子学、光纤传感等领域的应用,至关重要。针对增益谱线型特性研究,现有方法难以获取高信噪比的增益谱数据,介绍了一种采用两个窄线宽激光器的增益谱测量方法,其中一个激光器作为探针信号,另一个可调谐激光器作为泵浦信号在宽波段范围内进行推扫。得益于激光器的高信噪比单谱线特性,并利用偏振跟随特性,实现了高信噪比的受激布里渊增益谱测量。测量并分析了不同泵浦功率,对于谱型和线宽等受激布里渊增益特性的影响,特别是,直接实验测量了增益谱型从洛伦兹线型到高斯线型的演化,揭示了泵浦功率等影响受激布里渊增益水平的因素,对于增益谱线型的影响。实验发现,当泵浦功率超过15 dBm时,增益谱出现饱和效应,导致测量增益谱线宽开始随泵浦功率提高而展宽,难以直接测量得到高泵浦功率时的高斯线型的增益谱。提出通过归一化等校正处理,以获取受激布里渊增益谱与待测信号光谱的有效卷积信息,从而得到了近似为高斯线型的增益谱型;针对中间增益区域增益谱型较为复杂,缺少合适增益谱线型演化数学模型的难题,给出了一种基于k次洛伦兹函数拟合的谱型模型,描述从洛伦兹线型到高斯线型的完整演进过程。实验表明拟合效果良好,是一种行之有效的受激布里渊增益谱线型数学模型,可完整描述增益谱在不同增益时的线型。最后,探索了受激布里渊效应在光谱分析方面的应用,通过合理选择泵浦功率等手段,增益谱型为高斯线型时的光谱分光效果最佳,获取了0.2 pm分辨率的6314CA稳定光源的光谱,显示了光纤受激布里渊效应在超高分辨率光谱分析领域的巨大技术优势,而这对于新一代光网络的验证评估至关重要。     

等离激元增强型光电探测器

西班牙的一支研究团队已制造出了一种将等离激元透镜与胶状量子点活动区域结合起来的小而灵敏的光电探测器。巴塞罗那光子科学研究所的西尔克·迪登霍芬(Silke Diedenhofen)及其同事利用由胶状Pb S量子点制成的红外探测器,把一个扁平靶心结构等离激元透镜集成到Si O2-Si基质上,这个等     

部分离化激光等离子体的受激喇曼散射不稳定性

由于部分离化激光等离子体中存在束缚电子，它可显著改变其参量不稳定性。本文分析了部分离化激光等离子体的受激喇曼散射的非线性色散关系，计算了钕玻璃倍频和三倍频激光受激喇曼散射的增长率，结果表明，前向受激喇曼散射显著增强，后向受激喇曼散射影响不大。     

地震不速之客访问“无震”区

地震不速之客访问“无震”区全球地震台网在数十年时间内记录的全球地震的震中分布在数个地震带内．在海洋中，地震带较窄，陆上的地震带则较宽．至今在这些宽的陆上的地震活动带内，存在若干个数百公里宽的区域，明显地不发生地震．这样的无震区在许多国家都存在，例如意...