Author Affiliations
Abstract
1 China University of Petroleum, Qingdao 266580, China
2 Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
We developed a general framework for parallel all-optical logic operations with independent phase control of arbitrary orthogonal polarization state enabled by a single-layer metasurface. A pair of orthogonal circular polarized bases are used as two input channels of the logic operator, and their four combinations perfectly match various binary input states. Correspondingly, distinct phase profiles are encoded into the metasurface, which enables parallel operation of the two logic gates by way of polarization switching. It allows for an efficient and compact way to implement multi-channel multiplexed logic gate operations with the capability of fast optical computing at the chip scale.
parallel all-optical logic operation metasurface polarization Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101602
1 通化师范学院物理学院，吉林 通化 134000
2 广西师范大学物理科学与技术学院，广西 桂林 541004
在包含二能级原子系综在内的腔光力学系统中，利用忽略的非旋转波近似效应在不可解边带区域和可解边带区域中，讨论光力诱导透明性质、色散性质和光力诱导放大性质。当驱动光力学腔的驱动光场为红失谐时，可以在可解边带区域和不可解边带区域中分别实现完美光力诱导透明和光力诱导放大的现象。实验结果表明，无论是在可解边带区域还是不可解边带区域中，随着光力学腔的耗散速率的增加，光力诱导透明窗口的半峰全宽会变得很窄，只不过在不可解边带区域中光力诱导透明窗口的半峰全宽远远小于可解边带区域。光力诱导放大的最大值变化情况正好与光力诱导透明窗口的半峰全宽变化情况相反，可解边带区域中光力诱导放大的最大值小于不可解边带区域。
测量 腔光力学系统 可解边带区域 不可解边带区域 光力诱导透明 光力诱导放大 半峰全宽 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0512002
青岛农业大学 青岛市农村环境工程研究中心, 青岛 266109
电催化还原氯代有机物具有效率高和环境友好等优点。研究采用电化学沉积法在泡沫Ni上制备了非晶态Pd-P/聚吡咯/泡沫Ni(Pd-P/PPy/foam Ni)复合电极, 用于电催化还原法去除水中的五氯苯酚(PCP)。扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)等表征结果表明, 掺杂P使Pd催化剂分散均匀, 粒径变小, 且由晶态结构转变为非晶态。由电催化还原PCP发现, 掺杂P明显提高了电极的催化活性。在n(Pd)/n(P)为1 : 3, Pd负载量为0.15 mg/cm 2, H2SO4浓度为0.2 mol/L, 阴极电位为-1.2 V条件下, 处理180 min后, PCP的降解率达到90.8%。另外, Pd-P/PPy/foam Ni电极重复使用8次, 仍保持良好的稳定性。
Pd-P/PPy/foam Ni 非晶态 电催化还原 Pd-P/PPy/foam Ni electrode amorphous electrocatalytic reduction
光学非互易在光学信号处理和量子网络等方面具有极其重要的应用。 研究了含有两个机械振子的双腔光力学系统中光学非互易。该系统中两个机械振子之间存在库仑相互作用, 两个光学腔场通过光纤耦合在一起。利用系统算符的时间演化方程,结合频域下标准的输入输出关系,得出传 输振幅方程。结果表明当两个光学腔场在红边带上时,光力相互作用和腔腔线性耦合相互作用这两条路径之 间的量子相干效应,可以使双腔光力学系统呈现出光学非互易。进一步研究表明,相位差既能决定双腔光力学 系统中能否出现光学非互易,又能决定发生光学非互易时的方向。此外还发现通过增强有效光力相互作用的大 小或腔腔线性耦合强度的大小,可以增强光学非互易。
量子光学 腔光力学系统 光学非互易 相位差 quantum optics cavity optomechanical system optical nonreciprocity phase difference
提出了在三腔光力学系统中实现非互易性的理论方案。三个被强驱动光场驱动的光学腔场通过辐射压力分别与一个机械振子耦合,其中两个光学腔场通过光纤耦合在一起的同时还被弱探测光场驱动。基于海森堡-朗之万方程给出了三腔光力学系统的稳态解,利用输入-输出理论得到了传输振幅的具体表达形式。研究结果表明:三腔光力学系统中的非互易性来源于光力相互作用以及两个光学腔场相互作用之间的量子干涉效应;相位差不仅可以决定系统中能否发生非互易性,还决定了发生非互易性的方向;随着有效光力耦合强度增加,传输振幅曲线的变化形式完全不同;在一定的有效光力耦合强度下,腔光力学系统可以实现完美的非互易性。本研究成果为基于腔光力学系统的量子信息处理的应用提供了参考。
测量 腔光力学系统 非互易性 哈密顿量 朗之万方程 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 191201
将机械振子冷却到基态是实现机械振子量子操控的关键。利用电磁感应透明冷却法,研究了边带不可分辨区域中三拉盖尔高斯腔光力学系统的机械振子基态冷却。在该系统中,两个附加腔场分别与标准的腔光力学系统中的腔场发生了耦合。通过选择系统的最优参数,光学涨落谱从洛伦兹线型变成类似三能级原子系统中电磁诱导透明谱线的形式,冷却和加热速率的不对称使得机械振子被冷却到基态。研究结果为三拉盖尔高斯腔系统中机械振子的冷却提供了理论参考。
量子光学 腔光力学系统 机械振子的基态冷却 边带不可分辨 哈密顿量 光学学报
2020, 40(18): 1827001
1 中国科学院国家空间科学中心 微波遥感重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100190
基于微小卫星组网编队技术, 气象预报工作在时间和空间分辨率方面得到大幅提升.为了完成微小卫星大气微波探测仪射频部分的频率分离功能, 采用体积小、插损小的波导双工器来实现.采用等效电路法和模式匹配法优化参数, 设计了一款166/183 GHz双工器.考虑到实际加工情况, 仿真过程中具体分析了膜片陡直度和膜片厚度对双工器性能的影响.加工过程中, 通过对器件分割方式和加工缺陷的分析, 不断优化加工方案, 最终得到满意的加工样品.经测试, 166/183 GHz双工器的带内插损小于1.5 dB, 回波损耗大于15 dB, 带外抑制高于27 dB以上, 仿真结果与实测结果相吻合, 证明了双工器设计方法的可行性.
微小卫星 太赫兹分频技术 波导双工器 模式匹配法 实验分析 microsatellites terahertz frequency separation technique waveguide diplexer mode-matching technology experimental analysis 红外与毫米波学报
2019, 38(2): 02188
苏州科技大学 土木工程学院, 江苏 苏州215011
传统的动态位移测量方法属于接触式测量, 常用应变式位移计直接测量结构变形, 其测量精度往往取决于位移计安装情况, 且测量的电信号容易受到试验环境的影响。随着光学测量技术的不断发展, 基于双目立体视觉和数字图像处理技术的光学测量方法已开始应用于位移测量。为了解决传统动态位移测量的精度问题和环境对信号的干扰问题, 将双目立体视觉技术应用到三层钢框架结构的振动台试验中, 对结构在地震作用下的位移进行测量。研究结果表明: 从位移时程和位移偏差率两方面同传统测量方法进行对比分析, 光学测量方法减少了2.0 s~3.5 s的相对滞后时间, 增强数据可靠性; 位移偏差率最大为7.03%, 最小为0.02%, 均在测量误差允许范围之内, 验证了光学测量位移方法在结构抗震试验中的可行性及优越性。
光学测量 位移时程 双目立体视觉技术 数字图像处理 optical measurement displacement time history binocular stereo vision technology digital image processing
1 中国科学院国家空间科学中心 微波遥感重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100190
利用微小卫星组网进行对地观测, 实现微波器件小型化已成为目前空间遥感的发展趋势之一.针对微小卫星大气微波探测仪, 设计了两款高性能的太赫兹波导双工器.利用模式匹配法分析双工器中不连续单元并进行双工器参数优化.在89 GHz滤波器部分采用改变谐振腔宽度的方法来提高带外抑制.仿真结果表明, 两款双工器具有良好的插损、带外抑制、回波损耗等性能, 证明了模式匹配法对太赫兹器件设计的有效性.
太赫兹 波导双工器 模式匹配法 带外抑制 terahertz waveguide diplexer mode-matching method spurious passband suppression
1 惯性技术国家级重点实验室, 北京 100191
2 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
核磁共振原子陀螺凭借其高精度、小体积、低成本的特点在国内外受到广泛关注。在获取检测目标的诸多方法中, 较为常用的方法是监测探测光极化面旋转角的平衡偏振法。由于小型化带来的尺寸效应明显, 光学元件间存在不可避免的方位误差, 导致微弱光信号产生偏置, 制约了该信号的提取与放大。为提高检测性能, 分析了激光偏振态的差分检测原理, 提出了一种基于比例积分(P-I)反馈回路的自动消偏方法, 设计了基于硅光二级管的低噪声、高增益前置放大电路。最后, 结合核磁共振陀螺样机系统, 给出了该方法的仿真分析和实验结果, 验证了该方法的有效性。
核磁共振陀螺 微弱信号放大 自动消偏 差分检测 NMRG weak signal amplify automatic zeroing of the bias differential detection 红外与激光工程
2018, 47(8): 0817004
