Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of High Energy Density Physics and Technology of Ministry of Education, Sichuan University, Chengdu 610064, China
2 College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610064, China
In this Letter, a method for detecting the focused beam waist of lasers is proposed by using weak measurements based on the so-called weak-value amplification. We establish a propagation model to describe the quantitative relation between the beam waist and the amplified shift of the spin Hall effect of light (SHEL), which is sensitive to the variation of the beam waist. We experimentally measure the amplified shift corresponding to a different beam waist and the experimental data agrees well with theoretical calculation. These results confirm the rationality and feasibility of our method.
240.3695 Linear and nonlinear light scattering from surfaces 260.5430 Polarization 140.3295 Laser beam characterization Chinese Optics Letters
2015, 13(11): 112401
1 巢湖学院机械与电子工程学院, 安徽 合肥 238000
2 兰州理工大学理学院, 甘肃 兰州 730050
3 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
基于有限时域差分(FDTD)算法优化一类宽带光学透射的金属网格透明电极。设计的Ag、Au 和Cu 网格阵列在可见光(Vis)波段的透射率约70%，近红外(NIR)波段的透射率约90%。为提高透明电极的效费比和工艺兼容性，选择Cu作为电极材料，并分析封装材料、Cu纳米带表面粗糙度和工艺误差对透射率的影响。结果表明采用高折射率封装材料和增加Cu纳米带的表面粗糙度可以分别增加NIR 和Vis波段的透射率，减小NIR 波段频带宽度；增加铜纳米带的误差宽度会降低Vis-NIR 波段透射特性和减小NIR 波段的频带宽度。在封装材料折射率不高于1.5，铜纳米带的表面均方根粗糙度不超过8 nm 和误差宽度不超过20 nm 时，优化的Cu网格阵列在Vis-NIR 波段有较好的透射特性，可作为透明电极应用到光电器件。
材料 金属透明电极 有限时域差分方法 宽带透射 Cu网孔阵列 光学学报
2015, 35(10): 1016001
1 乐山师范学院 物理与电子工程学院, 四川 乐山 614000
2 四川大学 物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
在有机太阳能电池(OSC)中，活性层的光学吸收能力和电学传输能力之间存在着严重的不匹配，这是制约OSC效率提升的主要因素之一，而表面等离子体陷光技术是解决该矛盾的一种有效手段。将金属光栅结构植入OSC中作为电极，建立了基于等离子体金属光栅电极的OSC器件模型，采用时域有限差分法分析了光栅电极的等离子体增强效应对器件内部光场的影响。结果表明，金属等离子体光栅电极具有优秀的陷光能力和角度响应特性，对活性层的光吸收具有明显的增强作用。
光学器件 陷光结构 时域有限差分法 有机太阳能电池 表面等离子体 光学学报
2015, 35(s1): s116001
1 巢湖学院电子工程与电气自动化学院, 安徽 合肥 238000
2 四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
基于光学天线原理，通过实验和数值计算研究了三角形银纳米颗粒膜对八羟基喹啉铝(Alq3)发光的猝灭。Alq3发光猝灭是由于光子能量与三角形银纳米颗粒的面内电四极子发生能量共振耦合。实验中，猝灭因子为0.25~0.5。三角形银纳米颗粒密度增加形成较多二聚体和三聚体等，使近场电场场强增加，激发效率增加，导致猝灭因子减小。数值模拟得到三角形银纳米颗粒对Alq3的平均猝灭因子为0.44，与实验结果基本一致。研究结果为基于三角形银纳米颗粒的分子传感、表面等离子体光学成像等应用提供了有价值的参考。
表面光学 发光猝灭 Purcell因子 量子效率 光学学报
2014, 34(11): 1116001
1 四川大学 物理科学与技术学院，四川 成都 610065
2 三峡大学 理学院，湖北 宜昌 443002
3 高能量密度物理及技术教育部重点实验室，四川 成都 610065
对近几年石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究成果进行了追踪，分析了多种改性石墨烯电极应用于染料敏化太阳能电池后能量转换效率变化的原因，深入研究了改善石墨烯对电解质的还原电催化反应活性物理机理，为解决该电池存在的问题理清了思路，对该方向未来的研究工作给出了建议，探索和制备新材料以进一步打破石墨烯的层间堆叠是提高该电池性能的关键。
太阳能电池 染料敏化 对电极 光阳极 石墨烯 二氧化钛 solar cells dye-sensitized counter electrode photoanode graphene TiO2
肖啸 1,2,3,4,*谢世伟 1,3,4张志友 1,3,4李淑红 1,3,4[ ... ]杜惊雷 1,3,4
1 四川大学物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
2 乐山师范学院物理与电子工程学院, 四川 乐山 614000
3 四川大学 高能量密度物理及技术教育部重点实验室, 四川 成都 610064
4 四川大学 中英联合材料研究所, 四川 成都 610064
有机太阳能电池吸光活性层的电学传输特性和光学吸收特性不匹配，是制约其能量转换效率提升的主要原因之一。采用陷光结构操纵入射光波，提升电池对光的约束和捕获能力以达到“电学薄”和“光学厚”的等效作用，是解决有机太阳能电池光电矛盾的有效手段。从光学和电学的双重视角考察了单结有机太阳能电池的运行机理，详细讨论了等离子体、光子晶体等各类结构的陷光原理与特点，展望了有机太阳能电池陷光结构的发展趋势，有助于拓展其设计思路和理解下一代太阳能电池的先进光学管理理念。
光学器件 陷光结构 有机太阳能电池 活性层 激子 激光与光电子学进展
2013, 50(5): 050006
四川大学物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
金属纳米孔阵列作为彩色滤波器件在OLED中有很好的应用前景。本文提出利用胶体晶体刻蚀与真空沉积技术制作大面积金属纳米孔阵列滤波器, 并用FDTD模拟优化所需要加工的金属孔阵列的结构参数, 分析了其滤波效果及其物理规律和机制。研究表明: 在选择粒径为720 nm的PS球、刻蚀剩余粒径为240 nm、金属膜厚度为120 nm的条件下, 满足CIE红光显示标准的共振波长为704.06 nm, 强度透射率为52%, 透射谱带宽为24.8 nm。模拟结果为用PS球刻蚀技术制备金属纳米孔阵列的实验提供了理论支持。
有机发光二极管(OLED) 彩色滤波器 胶体晶体 强度透射率 OLED color filter colloidal crystal intensity transmittance
四川大学物理科学与技术学院, 四川 成都 610064
针对纳米光栅的加工需求，提出一种以柱形光栅耦合结构为基础的单模共振干涉光刻方法。该方法以柱形光栅耦合结构为掩模，结合光刻胶和基底层形成介质波导，入射光经过光栅衍射后以特定衍射级次(±1级)进入光刻胶形成干涉条纹，光刻胶作为波导层，可将入射光光强增强25～50倍，从而大大提高了光能利用率。采用441 nm的入射光，通过模拟计算，可以得到周期小于λ/3、凹槽宽度为42～88 nm（λ/10～λ/5）的纳米结构。
光栅 介质波导 单模共振干涉 光刻
1 乐山师范学院物理与电子工程学院, 四川 乐山 614004
2 四川大学物理科学与技术学院纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
利用表面等离子体激元（SPP）的局域能量增强效应可提高现有光学光刻的分辨率。背向曝光SPP干涉光刻技术可以大面积制备低成本的纳米周期性结构。理论分析了SPP在背向曝光系统中的共振透射特性，提出了背向曝光SPP干涉光刻系统核心元件银层超透镜的优化设计方法，并利用时域有限差分法和理论解析式模拟计算了背向曝光SPP干涉光场分布，通过优化设计银层超透镜厚度和共振角，实验获得了较好的周期性光刻线条。
表面光学 表面等离波子激元干涉光刻 背向曝光 银层超透镜 光学学报
2011, 31(12): 1222007
四川大学 物理科学与技术学院 纳光子技术研究所, 四川 成都 610064
提出一种用于有机电致发光器件(OLED)的双面对称矩形金属光栅电极, 采用时域有限差分方法(FDTD)模拟研究了OLED中表面等离子体激元的激发和耦合传输的物理规律和物理机制, 详细计算和分析了该光栅结构的周期、槽宽、光栅高度、槽底厚度、入射光的入射角与电极透射效率的关系, 并由此优化了结构的几何参数, 使金属电极的光导出效率相对于通常的金属银层电极增强了1.77倍, 为基于表面等离子体激元的高效光导出器件的优化设计提供了理论依据。
光导出效率 金属光栅 时域有限差分法(FDTD) 表面等离子激元(SPPs) light-output efficiency metal grating finite difference time domain(FDTD) surface plasmon polaritons(SPPs)
