Efficient and stable wireless power transfer based on the non-Hermitian physics

As one of the most attractive non-radiative power transfer mechanisms without cables,efficient magnetic resonance wireless power transfer(WPT)in the near field has been extensively developed in recent years,and promoted a variety of practical applications,such as mobile phones,medical implant devices and electric vehicles.However,the physical mechanism behind some key limitations of the resonance WPT,such as frequency splitting and size-dependent efficiency,is not very clear under the widely used circuit model.Here,we review the recently developed efficient and stable resonance WPT based on non-Hermitian physics,which starts from a completely different avenue(utilizing loss and gain)to introduce novel functionalities to the resonance WPT.From the perspective of non-Hermitian photonics,the coherent and incoherent effects compete and coexist in the WPT system,and the weak stable of energy transfer mainly comes from the broken phase associated with the phase transition of parity-time symmetry.Based on this basic physical framework,some optimization schemes are proposed,including using nonlinear effect,using bound states in the continuum,or resorting to the system with high-order parity-time symmetry.Moreover,the combination of non-Hermitian physics and topological photonics in multi-coil system also provides a versatile platform for long-range robust WPT with topological protection.Therefore,the non-Hermitian physics can not only exactly predict the main results of current WPT systems,but also provide new ways to solve the difficulties of previous designs.     

Nd∶NaR(WO_4)_2晶体生长(R=Bi,Y)

采用提拉法生长出了掺钕钨酸铋钠[Nd∶NaBi(WO4)2,简称Nd∶NBW]和掺钕钨酸钇钠[Nd∶NaY(WO4)2,简称Nd∶NYW]晶体,并给出了制备无开裂优质Nd∶NBW和Nd∶NYW晶体的最佳生长工艺参数。从XRD分析得到Nd∶NBW和Nd∶NYW晶体的晶胞参数,并分析了晶体的拉曼光谱,认为二者结构基本相同,为四方晶系、白钨矿结构、I41/a空间群。由吸收光谱可以看出,Nd∶NBW在802nm有较强的吸收峰,Nd∶NYW在804nm、752nm、586nm附近有较强、较宽的吸收峰,二者均适合于LD泵浦;计算了晶体中Nd3+的吸收截面积。     

蓝色有机电致发光材料及器件的研究进展

有机电致发光器件因在全彩平板显示和固态照明领域中具有广阔的应用前景, 而受到人们的广泛关注。 时至今日, 与现有的红色和绿色有机电致发光材料和器件相比, 具有优越综合性能的蓝色有机电致发光材料和器件却始终匮乏。 相对而言, 蓝光材料具有较宽的能隙, 因而很难获得低电压、高效率和良好稳定性的深蓝光器件。 通常, 白色有机电致发光器件可以通过混合三基色或者两种颜色的方法获得。 但是无论哪种方法, 蓝光材料均是必不可少的。 另外, 还可以通过能量传递将蓝光转化为红光和绿光。 因此, 研发出具有优越综合性能的蓝光材料对有机电致发光器件的推广及应用十分关键。 本文综述了近年来蓝色荧光材料、蓝色磷光材料的研究进展以及蓝光材料在蓝色和白色有机电致发光器件中的应用, 并结合现有工作, 对蓝色有机电致发光材料的研究和应用前景进行展望。     

光子晶体耦合腔波导的色散特性

理论研究表明，在基于光子晶体的耦合腔波导中，杂质带的色散性质取决于相邻缺陷间局域电磁场的特性，而非缺陷间距离的大小.在第一布里渊区中出现的杂质带的反常色散实际上是能带折叠的结果.通过计算结构的有效折射率，证实了杂质带色散是正常色散. 关键词： 光子晶体 反常色散 耦合腔 杂质带     

含双曲超构材料的复合周期结构的带隙调控及应用

等频面的拓扑结构强烈影响光在材料中的行为.通常组成光子晶体原胞的材料都是介电材料,其等频面都具有相同的封闭拓扑结构.结构最为简单的光子晶体是由两种介电材料交替组成的一维光子晶体.然而,这种传统的光子晶体在横磁和横电偏振下的光子带隙将随着入射角的增大而向短波方向移动,既不利于全向带隙的产生与展宽,又使得基于光子带隙的一些应用限制在很窄的入射角度范围内.本综述利用双曲超构材料对电磁波相位的独特调控作用,在由具有开放的等频面的双曲超构材料和具有封闭的等频面的普通介电材料交替组成的复合周期结构中实现了随入射角零移以及红移的特殊带隙,为研制具有新型功能的光学器件提供了新机理.基于零移带隙,可设计具有固定带宽的全向反射器和宽角度的近完美光吸收器.基于红移带隙,可设计宽角度的偏振选择器和超灵敏折射率传感器.     

基于奇异光学束缚态的古斯-汉欣位移增大

作为一类具有代表性的光学共振模式,光学束缚态已被用于大幅增大古斯-汉欣位移.然而,在大多数的研究工作中,人们利用的是透射型的束缚态来增大古斯-汉欣位移.因此,古斯-汉欣位移的峰值位于透射谱的极大值(即反射谱的极小值)处,对应的反射率很低,这不利于实验测量与实际应用.本综述阐述了本课题组在近年来利用两种奇异的光学束缚态增...     

基于环磁美特材料的无线传能系统

传统的四线圈磁共振耦合无线传能系统已在移动电子设备、电动汽车无线充电中得以应用,然而,其传能效率仍然因其磁场空间分布的发散性而难以提高.为了克服上述缺点,我们提出了一种基于环磁美特材料、磁场更为局域的高效无线传能系统.该系统将四线圈系统中的一对磁谐振耦合线圈替换为具有环磁谐振特性的四个非对称开口谐振环.该环磁模式具有高Q值、低金属损耗以及辐射抑制的特性.实验结果表明,相对于四线圈系统,该系统的磁场更为集中,能量传输效率更高.     

基于纳米材料的基因载体

基因疗法是治疗基因变异引起的先天性遗传疾病和后天获得性疾病以及癌症的新型有效方法。外源基因在细胞中安全、高效、稳定的表达是基因治疗成功的关键,这与基因治疗所使用的载体系统息息相关。基因载体主要分为病毒载体和非病毒载体两大类:病毒载体的转染效率较高,但副作用较大;非病毒载体作为一种新型的基因传递系统,可以弥补病毒载体的缺陷,尽管其转染效率稍逊于病毒载体,但在基因治疗领域具有不可替代的作用。随着纳米技术的出现和蓬勃发展,基于纳米材料的基因载体研究受到越来越多的关注。纳米基因载体具有如下潜在的优势:它制备相对简单,易于对其进行多功能的修饰;具有良好的生物相容性,一般不会引起强烈的机体免疫反应;粒径普遍很小,容易穿过人体的组织间隙而被细胞吸收,基因转运效率较高;可以较有效保护其所携带外源基因,利于基因更高效地表达。本文主要对基于金属、无机非金属、阳离子聚合物和脂质体纳米材料作为基因载体的研究进展进行综述和展望。     

Localized Mode Enhanced Coupler Based on Quasi-One-Dimensional Photonic Crystal Microstrip

We propose a novel localized mode enhanced (LME) coupler based on quasi-one-dimensional photonic crystal microstrips, which is promising to be applied in wavelength division multiplexed microwave communication systems. Compared to the traditional microstrip coupler, the LME structure has two advantages: high efficiency and frequency selectivity. Even in a relatively far coupling distance, this structure can still achieve a high efficiency about 50%. The frequency selectivity can be realized by simply tuning the distance between two transmission lines.     

含负折射率缺陷的光量子阱的透射特性及理论模拟

利用转移矩阵方法对含负折射率缺陷的一维光子晶体量子阱结构的透射特性进行了研究。结果表明,当缺陷为偶数个时,结构透射谱中有两个透射峰;当缺陷为奇数个时,透射谱中只有中心处一个透射峰,且随着缺陷层数的增加,该处峰的品质因子逐渐提高。因电磁波在缺陷处的强烈局域,所以阱中局域态的透射率对缺陷的折射率有很强的依赖作用。通过控制入射光的强度可使缺陷的折射率发生微小的改变,进而使局域态的透射率发生明显改变,这样就可制作高效光开关。