“超构表面2.0”专刊序

正伴随着人工智能、5G通讯以及高端芯片等信息技术的飞速发展,大容量大带宽的光学信息传输、处理和存储技术成为必然趋势。对高性能和高集成度的光学信息技术以及轻量化、微型化和集成化的纳米光学器件的迫切需求,驱动研究人员不断开发微纳尺度下的光场调控技术。然而,自然材料远远不能满足人们对微纳尺度下光场灵活多样的调控需求。尽管超构材料(Metamaterials)展现出超越自然材料的物理特性及强大的光波调控能力,基于三维亚波长人工微结构的超构材料存在损耗高、加工难、不易集成等问题,这制约了其发展及实用。     

光学超构材料芯片上类比引力的研究进展

光学超构材料是一种人工设计的微结构材料,它的出现打破了传统材料设计思维的局域性,为在微纳尺度上人为调控电磁波提供了新的范式,实现了具有超越自然界常规材料的光学性质.尤其是超构材料具有将光和电磁辐射耦合到亚波长尺度的能力,满足了高速发展的现代科学技术对光学元器件的高性能、微型化以及集成化的新要求.因此,基于超构材料的光子芯片带来很多令人鼓舞的应用,如突破衍射极限的完美成像、多功能的集成光学器件等.更有意思的是,超构材料光子芯片还可以用来模拟一些广义相对论的现象,尤其是探索一些尚未被实验证实的与引力相关的现象.本文从不同类型的超构材料芯片出发,简要介绍了在光学超构材料芯片上开展的类比引力的研究,最后对其发展现状、优势与面临的挑战进行了相应的总结与展望.     

用于大功率C0_2激光器的新型光学元件

由于激光器生产者对大功率的追求和新应用的开发,不断研制出了C0_2激光器的光学元件。激光材料加工应用日益广泛,这就要求使用革新的光学元件,以提高性能,或执行新功能。下面介绍透射和反射光学元件的一些新研究成果和典型应用。     

微纳米加工技术及其应用综述

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征，纳米技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。微小型化依赖于微纳米尺度的功能结构与器件，实现功能结构微纳米化的基础是先进的微纳米加上技术，文章对微纳米加上技术做了一个综合的介绍，简要说明了微纳米加工技术与传统加工技术的区别，在微纳米加工技术的应用方面提出了一些合理选择加工技术的原则，并对当前微纳米加工技术面临的挑战和今后发展的趋势作了预测。     

微纳加工领域新著--《微纳加工及在纳米材料与器件研究中的应用》

微纳加工领域是从事物理学研究与应用开发人员,特别是从事纳米材料与器件研究的物理工作者十分关注和重视的领域。这是由于人们在对纳米材料性能的研究中发现,性能与材料的微观结构尺寸的变化关系密切。例如,随着材料尺度的减小,由于表面效应、体积效应和量子尺寸效应的影响,材料的物理性能和采用该材料制作的器件特性等都可能表现出与宏观体相材料和相关器件特性显著不同的特点。这些特点是材料性能对微观结构尺寸变化的敏感性所导致的结果。正是由于这种敏感性,使得无论在纳米材料科学问题研究还是在纳米器件发展应用中,对材料生长控制和微加工的精确程度都提出了极为苛刻的要求。所以,需要纳米、甚至原子、分子层次的微纳加工技术,以探索材料与器件的新特性。可见,基础科学的研究发展往往需要技术科学提供强有力的支持,要想探索在纳米尺度下物质的变化规律、新的性质和器件功能及可能的应用领域,同样离不开相应的技术手段。微纳加工技术作为当今高技术发展的重要领域之一,是实现功能结构与器件微纳米化的基础。借助微纳加工,人们可以按照需求来设计、制备具有优异性能的纳米材料或纳米结构及器件与装置,发展探测和分析纳米尺度下的物理、化学和生物等现象的方法和仪器,准确地表征纳米材料或纳米结构的物性,探索纳米尺度下物质运动的新规律和新现象。     

利用飞秒激光加工碳纤维(英文)

为验证光学加工碳纤维材料的可行性,利用飞秒激光和连续激光对碳纤维块体材料进行了加工。获得了利用飞秒和连续激光加工的表面形貌。与连续激光加工相比,利用脉宽40fs的激光加工效率较高,加工区边缘形貌较好,加工质量较高。通过不同激光功率下加工孔径尺寸的研究获得了飞秒激光加工阈值在1012W/cm2量级。研究结果证明了光学加工碳纤维体材料的可行性。     

光学超透镜突破衍射极限成像

随着纳米光子学理论和材料微纳加工技术的发展,人们已能够在纳米尺度上对光子进行操控,例如利用“人工原子”的概念构造的超构材料,具有特殊的光学常数,获得传统光学材料所不具备的新奇电磁性质．对光子的操控,有望使光子成为新一代的信息载体,最终实现纳米光电集成和全光网络．     

原子层厚度超表面光场调控原理及应用

超表面由亚波长尺度二维人工微结构构成,可以实现对光场振幅、相位、偏振等多参量进行调控,为光场调控提供了优良平台.二维材料作为一种新型层状结构材料,相对于三维体材料有着十分独特的光学和电学特性,其与超表面结合为纳米尺度平面光学器件的发展提供了新的可能.本文综述了基于原子层厚度的二维材料超表面发展,介绍了多种二维材料超表面...     

光学零件的超精密加工

<正> 一、引言光学技术和电子通讯技术成为一体,占据了新技术的一席地位,获得了很大的发展。支持这一发展的技术之一是超精密加工技术。为了实现光学零件、光学仪器、光学装置的小型化,提高其性能,并降低价格,目前正在研制新设计的光学零件。对于加工技术的这种新的要求,使机床、工具、材料、测试、控制及物理化学加工等领域的技术融合起来。由于这些技术相互竞争,     

轨迹成型法加工非球面光学零件新技术的研究

为了解决非球面光学零件加工难的问题,提出了一种轨迹成型法加工非球面的新原理,并对新原理的理论、成型机理及机床原理结构进行了研究,在样机上验证了原理的正确性、可行性和实用性,分析了当前数控加工非球面光学零件技术的现状,说明了轨迹成型法加工非球面光学零件的意义和价值。     

人工智能纳米光子学：光学神经网络与纳米光子学

人工智能技术,特别是人工神经网络的创新引领了许多领域的应用革命,如网络搜索、计算机识别和语言、图像的识别技术。近年来纳米光子学的发展为传统的人工神经网络技术,特别是光学神经网络的发展带来了全新的物理视角以及截然不同的实现方法。一方面,纳米光子学是一门研究光与材料在纳米尺度相互作用的科学,可以带来全新的技术,如超分辨光学加工技术和超分辨光学成像技术,进而推动微纳尺度上多种功能的光学神经网络的实现。另一方面,纳米光子学中光子传播的多频段、高速度、低功耗的特点,促使了光学神经网络向着小体积、高密度、低功耗的方向发展。人工神经网络自身的发展也促使神经网络算法(如逆向设计、深度学习)在纳米光子学器件的设计中发挥前所未有的作用,以满足纳米光子学器件对自身功能、体积、集成度、计算功能的日益增长的要求。以神经网络的发展为起点,阐述人工神经网络特别是光学神经网络的发展趋势,以及人工神经网络与纳米光子学相互促进的发展历程。     

保偏膜式光学玻璃电流传感头温度特性理论分析

用理论分析和计算机仿真的方法研究了环境温度变化导致的光源中心波长移动和传感头材料Verdet常量与应力双折射变化对光学电流互感器输出性能的影响.结果表明：环境温度由10℃变化到30℃时,归一化尺度因子降低了1.379%.其中光源中心波长随温度的变化对输出尺度因子的影响大于其他光学参量温度特性的影响.因此,在光学电流互感器设计中,必须采取必要的技术措施减小或补偿传感头温度特性对系统的不利影响.     

激光核聚变光学元件超精密加工技术的研究

论述了脆性材料延性加工机理。应用超精密加工技术解决了激光核聚变光学元件的大批量加工问题。研究了平面光学元件、KDP晶体和方形透镜超精密加工技术,给出了这三类光学元件超精密加工的工艺过程、机床设计准则和最佳工艺参数。     

玻璃加工的特性

<正> 制造光学零件用的材料绝大部分是玻璃,玻璃是最典型的硬脆性材料,因此研究硬脆性材料的特性和结构是研究光学零件加工本质中一个至关重要的问题。有很多人对此进行过研究,但要微观地、定量地对玻璃的加工本质加以说明,还需要做大量的研究工作。     

激光器件 激光安全与防护

TB342006010163激光防护材料注塑加工工艺的研究=Study of moldingpreparation technology of laser protective material[刊,中]/花超(南京工业大学材料科学与工程学院.江苏,南京(210009)),王庭慰…∥光学技术.—2005,31(5).—681-683采用聚碳酸酯为基材,掺杂激光吸收剂制备了防530nm和1060nm波长激光的防护材料,通过对加工温度和混合料在料筒中停留时间的研究,确定了材料的加工温度为280℃,混合材料在料筒中的时间为3min,确定了防护材料的加工工艺条件,并对其光学密度、激光防护能量、可见光透过率和抗冲击强度进行了测试。结果表明,防…     

塑料透镜的开发与生产

本文综述了塑料光学元件的开发和生产。首先介绍了光学塑料材料,塑料透镜的设计,模具的材料和加工技术,然后介绍了精密塑料透镜的注射成型工艺和光学塑料非球面的测量。     

非线性光学超构表面

在线性光学范畴内,人们已经通过亚波长尺度的超薄超构表面成功实现了对光的众多新颖特性的调控功能.其主要理念是通过对具有亚波长尺度且空间方向变化的超构功能基元进行特定的排列,从而实现对光的偏振、相位和振幅的有效控制.近来,超构表面上的非线性光学特性也引起了大家的广泛关注.在本综述中,我们对非线性光学超构表面的设计、超构功能单元的材料和对称性选择、非线性手性光学、非线性贝里几何相位和非线性波前整形等内容进行了总结;最后对非线性光学超构表面在调控光与物质的相互作用中面临的挑战和前景进行了展望.     

范德华尔斯材料在转角光学中的研究进展

极化激元是光与不同极化子相互作用形成的半光半物质的准粒子,可用于亚波长尺度的光场调控,在光学成像、非线性效应增强及新型超构材料设计等领域扮演着举足重轻的角色.近年来,随着人们对转角范德华尔斯材料体系的制备工艺和物性研究的不断深入,其中许多新奇的极化激元现象也被揭示.本文综述了近年来转角范德华尔斯材料在光学领域的研究进展...     

光学仪器胶粘剂应用现状及进展

本文是在对国内光学零件加工及光学仪器产品胶粘剂的应用现状与研究动态的调研基础上，结合作者的工作，综合介绍了光学零件加工过程中工艺用粘接材料与工艺材料用树脂结合剂；光学零件、光学分划元件、光学偏振元件、光学塑料元件等的胶合用光学胶；光学仪器产品结构用结构胶及非结构胶；光学仪器产品及部件用密封胶等的应用现状及其进展概况     

能谷与非线性光学

能谷自由度是近年来随着新型二维量子材料的研究而兴起的新焦点,而非线性光学则是现代光学学科中的重要分支。这两个看似没有任何交集的领域由于都对物质材料的中心反演对称破缺极度敏感而密切关联。文章将以过渡金属二硫属化物的单层和少层为代表,介绍能谷自由度与非线性光学中最基本的二次谐波过程之间的关系。由此得出,非线性光学可以成为研究能谷物理的重要技术和手段。同时,过渡金属二硫属化物等能谷材料也大大丰富了非线性光学的研究对象,预期二维材料和器件可以成为非线性光学研究的新机遇和新热点。