光子学报
2023, 52(10): 1052420
1 南昌大学物理与材料学院，江西 南昌 330031
2 南昌大学空间科学与技术研究院，江西 南昌 330031
太赫兹在高速通信、生物医学、无损检测、空间探测和安全防护等众多领域有广阔的应用前景，然而高灵敏室温太赫兹探测器是其亟待解决的难题之一。新兴拓扑材料特殊的光电子学性质为太赫兹探测开辟了新路径。基于第一性原理计算第II类狄拉克半金属NiTe2的能带结构及拓扑表面态，采用机械剥离法得到NiTe2纳米片，通过集成电路工艺制备金属-NiTe2-金属场效应晶体管，并测量其太赫兹光电流响应。结果表明，室温下NiTe2响应度可达2.44 A/W，噪声等效功率约为14.96 pW/Hz1/2，在零偏压自驱动下，响应度仍有2.25 A/W，噪声等效功率下降到9.55 pW/Hz1/2，可与同类探测器媲美，且具有较大的线性度范围，在空气中也具有良好的稳定性。该器件良好的性能对进一步促进室温太赫兹探测器实际应用及集成具有重要意义。
太赫兹 拓扑半金属 探测器 自驱动 场效应晶体管 激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811023
为进一步提高硫系光纤的光敏性，基于光纤法布里-珀罗标准具原理研究了As2S3硫系光纤在轴向张力作用下的光敏性，结果表明施加轴向张力能显著提高其光敏性。与未施加轴向压力相比，在第一快过程中，光致折射率负变化幅度减小，经历的时间可缩短至数十秒；在第二慢过程中，光致折射率变化Δn加快朝正方向恢复，在一定张力作用下光致折射率变化Δn出现正增长，Δn增长幅度可达到5.41×10-3。基于这一显著光敏性刻写了As2S3硫系光纤Bragg光栅，在70~110 s的短曝光时间内，光栅透射深度平均值达到了9.46 dB，且光栅光谱质量良好。本研究为制备高反射率硫系光纤光栅提供了新思路和新途径。
光纤光学 硫系玻璃光纤 张力 光敏性 光纤光栅 中国激光
2023, 50(14): 1406003
1 南昌大学材料科学与工程学院，江西 南昌 330031
2 南昌大学物理系，江西 南昌 330031
3 南昌大学空间科学与技术研究院，江西 南昌 330031
通过第一性原理计算了第Ⅱ类狄拉克半金属二碲化铂（PtTe2）的能带结构及拓扑表面态，使用机械剥离法制备出层状PtTe2，通过微纳加工制成金属-PtTe2-金属场效应晶体管，并进行了基于第Ⅱ类狄拉克半金属PtTe2的场效应晶体管器件在太赫兹波段的光电流响应研究。该器件对太赫兹具有明显的光响应，响应度达到了3.85 A/W，等效噪声功率约为4.81 pW·Hz-1/2，其在低能尤其是太赫兹波段有着广泛的应用前景。
探测器 太赫兹 拓扑半金属 场效应晶体管 光学学报
2022, 42(15): 1504001
1 南昌大学材料科学与工程学院, 江西 南昌 330031
2 南昌大学物理系, 江西 南昌 330031
3 南昌大学空间科学与技术研究院, 江西 南昌 330031
4 中国科学院上海微系统与信息技术研究所太赫兹固态技术重点实验室, 上海 200050
提出了每个超晶胞由8个不同V-形天线组成的双周期超晶胞错位超表面结构,并从理论和实验上研究了其特性。计算表明,当横电光垂直入射时,会得到共偏振透射和交叉偏振异常折射。通过调节两个超晶胞周期单元的横向错开距离,可改变异常折射的相位差,调控其振幅。实验结果表明,当4.3 THz的光垂直入射到两个超晶胞周期单元横向错开距离为0,2,4,6个V-形单元的样品上时,异常折射光强分别为入射光强的3.6%,1.7%,0.7%,1.9%,与计算结果一致。
集成光学 太赫兹 超表面 异常折射 振幅调控
基于计算机仿真技术(CST)软件对二维金属光栅阵列在0.1~10 THz波段的偏振特性进行了数值分析,利用光刻和金属薄膜工艺在500 μm厚的高阻硅衬底上沉积了20 nm厚的不同结构周期的金属铜光栅阵列,利用傅里叶变换光谱仪测量了该光栅阵列的透射及反射特性。结果表明:在太赫兹宽谱范围内,该光栅阵列的透射和反射都具有良好的偏振特性,且偏振特性范围可通过调整结构周期进行调节;该研究对太赫兹偏振器的进一步研究及应用提供了参考。
集成光学 偏振特性 透射及反射特性 金属光栅阵列 太赫兹 宽谱
南昌大学 理学院物理系, 江西 南昌 330031
实验研究了基于KNO3稀释AgNO3混合熔盐离子交换法制备的镀有BK7玻璃保护层的N31型掺钕磷酸玻璃平面波导。采用棱镜耦合技术测试了其波导的有效折射率, 应用IWBK方法拟合了其折射率分布。实验结果表明: 在一定的扩散时间(5~7h)和交换温度(360~380℃)范围内, KNO3与AgNO3混合熔盐比对波导制备的影响起主导作用, 引起的表面折射率的变化可达到0.025; BK7玻璃保护层对热离子交换掺钕磷酸盐玻璃表面起到了很好的保护作用, 获得了良好的导模传输特性, 其光传输损耗约为0.9dB/cm。
导波光学 离子交换 掺钕磷酸盐玻璃 光传输 guide wave optics ion-exchange Nd-doped phosphate glass optical propagation
1 南昌大学物理学系， 江西 南昌 330031
2 武汉大学物理科学与技术学院， 湖北 武汉 430072
利用时域有限差分方法(FDTD)研究了由十二重准周期光子晶体(PQ)局部结构组成的复合二维(2D)光子晶体(PC)及其点缺陷的光学特性。结果表明，由于准周期光子晶体局部结构平移对称性缺失，该复合光子晶体可以通过改变缺陷位置来调节缺陷模的特性，由此具有比周期光子晶体更为丰富的缺陷模式及更灵活的调节方式。同时，研究表明，缺陷模频率与所去除介质柱之间的相互影响强弱具有关联性。通过不同点缺陷腔的组合可以进一步获得灵活多样的缺陷模式。
集成光学 复合光子晶体 时域有限差分 缺陷模式
1 武汉大学物理科学与技术学院,湖北,武汉,430072
2 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电所,山西,太原,030006
应用密度矩阵方程计算了四能级原子系统中三阶非线性极化率随信号光和探针光频率失谐的变化关系.结果表明,由于量子干涉对信号光强度的敏感性,使四能级原子介质的交叉Kerr非线性作用大大增强,与三能级系统相比,四能级原子介质的Kerr非线性系数可增强两个数量级.
量子相干效应 Kerr非线性效应 EIT
