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Abstract
Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
On-chip stimulated Brillouin scattering (SBS) has attracted extensive attention by introducing acousto-optic coupling interactions in all-optical signal processing systems. A series of chip-level applications such as Brillouin lasers, amplifiers, gyroscopes, filters, and nonreciprocal devices are realized based on Brillouin acousto-optic interaction. Here, we first introduce the fundamental principle of SBS in integrated photonics and a method for calculating Brillouin gain; then we illustrate the Brillouin effect on different material platforms with diverse applications. Finally, we make a concise conclusion and offer prospects on the future developments of on-chip SBS.
stimulated Brillouin scattering integrated photonics silicon-on-insulator Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 020031
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室,上海 201800
2 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
3 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
太赫兹源是太赫兹科学技术发展和相关应用研究的基础。超快激光为太赫兹的产生和探测提供了稳定、可靠的激发光源。超快激光泵浦各种激发介质可以产生太赫兹波,激发介质主要有4类:1)固体介质,如光电导天线、晶体等;2)气体介质,如空气;3)液体介质,如液态水、液态镓、液氮等;4)等离子体介质,如钛薄膜、金属铜箔。太赫兹场强的进一步提高催生了人们对强场太赫兹与物质的相互作用以及太赫兹非线性光谱学的研究,太赫兹不仅能作为探测物性的手段,其发射光谱亦可以实现对材料中非平衡态载流子与晶格、自旋等有序度的强耦合。本文综述了超快激光激发数种不同类型介质产生太赫兹源的国内外研究发展历程,包括其工作原理以及目前存在的问题,总结了目前强场太赫兹波在物态调控方面的应用,以及太赫兹时间分辨光谱在新型物态探测方面的应用,最后展望了太赫兹源未来的发展趋势和应用前景。
激光技术 超快激光 强场太赫兹波 物态调控 中国激光
2023, 50(17): 1714005
1 武汉理工大学资源与环境学院, 武汉 430070
2 矿物资源与环境湖北省重点实验室, 武汉 430070
为探究不同硅质原料对水热合成水化硅酸钙物相的影响, 研究了温度和硅钙比对产物的影响。采用X射线衍射(XRD)分析了水化硅酸钙物相, 并探究了不同硅质原料与Ca(OH)2的反应效率。结果表明, 不同硅质原料与Ca(OH)2的反应效率由高到低依次为硅藻土、石英、珍珠岩; 在硅藻土-石灰体系中, 硅藻土中非晶态二氧化硅的Si—O更易被破坏, 具有不稳定性, 致使硅藻土反应效率更高。在石英-石灰体系中, 随着钙硅比的提高, 空气中的CO2参与反应, 生成碳硅钙石与片柱钙石, 且托贝莫来石与硬硅钙石会逐渐消失, 通过合理调控硅钙比和水热温度可有效地控制反应产物, 这对于不同硅质原料的选择、水热合成水化硅酸钙中产物的控制及水热合成水化硅酸钙应用领域具有重大意义。
水化硅酸钙 石英 硅藻土 珍珠岩 硅钙比 温度 calcium silicate hydrate quartz diatomite perlite silicon-to-calcium ratio temperature
1 北方民族大学材料科学与工程学院,宁夏硅靶及硅碳负极材料工程技术研究中心,银川 750021
2 银川艾尼工业科技开发股份有限公司,银川 750299
3 青岛睿海兴业管理咨询服务有限公司,青岛 266041
作为新一代低成本、高效率的光伏器件,以有机卤化铅CH3NH3PbX3(MAPbX3,X=Br、I、Cl)为光吸收层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)相比于其他类型的光伏器件,具有原料丰富、工艺简单等特点。在较短的时间内,该类电池效率已由3.8%迅速攀升至25.7%,几乎可以媲美商用硅太阳能电池,成为能源应用领域的一颗新星。氧化锌(ZnO)因其具有材料易于加工、电子迁移率高、制造成本低廉且形貌结构多样等优点,被作为该类电池较为重要的一种电子传输层(ETL)而被广为研究。本文主要以不同结构的ZnO纳米薄膜ETL作为研究对象,对其在PSCs中的应用进行了总结,详细介绍了基于不同形貌ZnO纳米结构PSCs的研究进展,分析了该类电池面临的主要问题与解决处理方式,并对未来的发展趋势进行了展望。
钙钛矿太阳能电池 电子传输层 纳米结构 光电转换效率 perovskite solar cell ZnO ZnO electron transport layer nano structure CH3NH3PbX3 CH3NH3PbX3 photoelectric conversion efficiency
北方民族大学材料科学与工程学院,宁夏硅靶及硅碳负极材料工程技术研究中心,银川 750021
全无机钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其优异的光电转换效率和高的环境稳定性而被广大学者关注,但Pb元素的使用对环境危害较大限制了其进一步应用。尽管科研人员目前在努力寻找一种危害较小的元素替代铅,但无铅钙钛矿仍然比含铅钙钛矿更易分解,性能也更低。本文采用Sn部分取代Pb制备得到全无机锡铅混合钙钛矿薄膜,并通过添加一定量的水杨酸从而抑制Sn2+氧化为Sn4+,达到稳定相态提升电池光电转换效率的目的。结果表明随着水杨酸的添加量由2 mg·mL-1增加至6 mg·mL-1,器件的光电转换效率先增大后降低。通过SEM、XRD、XPS等测试结果发现,当添加量为4 mg·mL-1时,薄膜相稳定性最好,与不添加水杨酸的器件相比,其短路电流密度(Jsc)从14.7 mA·cm-2显著提高至15.1 mA·cm-2,光电转换效率由5.8%提高至6.5%。此外,最优器件在空气环境中存放5 d后,初始光电转换效率仍可保持原有效率的50%,进一步表明水杨酸的添加对锡铅混合钙钛矿相稳定性的提升具有一定的促进作用。
锡铅混合 全无机钙钛矿 太阳能电池 水杨酸 相稳定性 光电性能 光电转换效率 tin-lead mixture all-inorganic perovskite solar cell salicylic acid phase stability photoelectric performance photoelectric conversion efficiency
1 江南大学机械工程学院,江苏 无锡 214122
2 江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122
针对目前航空叶片接触式测量中存在的效率低、表面易损伤等问题,设计并搭建了集航空叶片检测与加工于一体的线激光在机测量实验平台。在进行激光非接触测量中,点云数据容易出现误差。为了提高激光在机测量的精度,对在测量过程中的主要影响因素进行了探讨和分析。分别建立了基于径向基函数神经网络和支持向量回归机的误差预测模型,并对两种预测模型的性能进行了比较。提出自由曲面检测的误差补偿策略完成了点云数据的补偿和校正。最后以某型号航空叶片为例进行实验,实验结果表明,所提方法能将点云数据的精度提高39.86%,验证了误差补偿模型和补偿策略的可行性。
传感器 线激光传感器 在机测量 误差预测模型 误差补偿 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1628006
中国矿业大学 信息与控制工程学院, 江苏 徐州 221116
提出了一种表面刻有一对互补开环谐振器(CSRR)的45°扇形基片集成波导谐振腔(SSIWR), 设计并制作了一款结构紧凑且具有高选择性的双层双频平衡带通滤波器。分别利用具有带通特性的CSRR和谐振腔内的TM220模实现了差模双频响应; 模式间的耦合以及缺陷地结构(DGS)的引入使得滤波器在通带附近产生4个传输零点, 提高了带外抑制。此外, 通过平衡结构以及优化的馈电位置, 实现了良好的共模抑制。滤波器的中心频率为10.13 GHz和10.83 GHz, -3 dB带宽为140 MHz和150 MHz, 两通带内的共模抑制分别超过了30.36 dB和29.87 dB, 实测结果与仿真结果基本一致。
平衡滤波器 双频带通滤波器 扇形基片集成波导 双层结构 互补开环谐振器 balanced filter dual-band bandpass filter sector substrate integrated waveguide double-layer structure complementary split-ring resonator