1 南京大学固体微结构物理国家重点实验室，江苏 南京 210093
2 南京大学现代工程与应用科学学院，江苏 南京 210023
3 南京大学物理学院，江苏 南京 210093
4 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心，江苏 南京 210093
5 南京信息工程大学大气物理学院，江苏 南京 210044
为了实现远程气体探测，基于由超晶格材料构成的光参量振荡器，研制了一台双波长输出的中红外激光器。该光参量振荡器通过种子注入的方式，实现了纳秒级窄线宽的中红外脉冲激光输出，重复频率为500 Hz，单脉冲能量超过1 mJ，并能够对准2.6~4.0 μm波长范围内的NO、NO2和SO2的吸收峰。通过气体动态排放实验，在远程气体探测实验中对该激光器进行了验证。
光参量 窄线宽 光谱 中红外激光器 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114001
1 哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院 大珩协同创新中心，黑龙江 哈尔滨 150080
2 南京大学 固体微结构物理国家重点实验室，江苏 南京 210093
3 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
光学干涉仪是现代精密测量技术的核心支撑，但其分辨率受到光源波长的限制，无法通过无限减小波长提高分辨率，而“相位超分辨”即是指设法解决光源波长限制的技术手段。目前“相位超分辨”研究主要通过调控 $ N $光子纠缠态的途径实现，但是由于 $ N $光子纠缠态制备与调控的极高难度和符合计数的极低效率使得该途径无法用于实际测量。针对这一瓶颈，笔者联合团队利用轨道角动量（OAM）相干态在光学超晶格中的级**量上转换过程高效构造、提取多光子复振幅信号。实现了 $ N=12 $倍的相位超分辨干涉信号的实时测量，为发展可实际应用的高倍率相位超分辨干涉测量技术提供了一条全新的物理途径。
相位超分辨 非线性光学 光场调控 phase superresolution nonlinear optics light field control 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230398
Author Affiliations
Abstract
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Electronic Science and Engineering, School of Physics, College of Engineering and Applied Sciences, and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
The microring resonator based on lithium niobate on insulator (LNOI) is a promising platform for broadband nonlinearity process because of its strong second-order nonlinear coefficients, the capability of dispersion engineering, etc. It is important to control the energy transmitted into the resonator at different wavelengths, as this becomes difficult for two bands across an octave. In this Letter, we study the effect of different pulley bus-resonator configurations on phase mismatching and mode field overlap. We achieve the control of energy transmission coefficients at different wavebands simultaneously and provide a general design methodology for coupled structures for broadband applications. This paper can contribute to quantum and classical optical broadband applications based on LNOI microring resonators.
lithium niobate on insulator broadband pulley bus waveguide coupled mode theory Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051301
南京大学固体微结构物理国家重点实验室, 南京 210093
光学超晶格是一种基于准相位匹配技术的非线性光学材料。通过铁电畴工程研制出不同微结构的光学超晶格, 可以实现高效灵活的非线性频率转换, 并对光场进行多维调控。光学超晶格的基质材料, 经历了从体块到薄膜的发展, 伴随着两种材料体系超晶格制备技术的突破, 催生了激光变频技术、非线性光场调控和多功能集成光量子芯片等重要应用。
光学超晶格 体块材料 铌酸锂薄膜 准相位匹配 激光技术 光场调控 集成光子学 optical superlattice bulk material LiNbO3 thin film quasi phase matching laser technique light field manipulation integrated photonics 人工晶体学报
2022, 51(9-10): 1527
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室， 人工微结构科学与技术协同创新中心，江苏 南京 210093
变换光学的发展与应用为实现片上集成多频传输和宽带非线性光子器件的设计提供了新的方法。基于变换光学理论模型，通过在铌酸锂（LiNbO3）薄膜光子晶体中调控色散和群速度的空间分布，获得了具有片上彩虹捕获特性的波导器件。通过对非线性四波混频过程进行分析，展示了其在宽带四波混频方面具有良好的应用前景。同时，所设计的变换光学波导结构也可应用于其他集成非线性光学器件。
物理光学 光学器件 彩虹捕获 铌酸锂薄膜 变换光学 光子晶体 光学学报
2022, 42(21): 2126012
南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室，江苏 南京 210093
从分析超构单元的相位调控原理入手，讨论如何利用多个光学自由度实现多功能的光学响应。作为验证，以非晶硅矩形纳米柱组成的超构表面为例，展示了不同相位机制对光场的多维度调控能力。该研究为超构表面的灵活设计提供理论支持，同时对多功能超构器件的研究进展进行介绍和展望。
物理光学 超构材料 相位调控 复用技术 偏振光学 光学学报
2022, 42(21): 2126004
疫情蔓延却挡不住时代悦动的脉搏，随着2022年新春钟声的敲响，《人工晶体学报》也迎来了创刊50周年。
固体微结构国家重点实验室,南京大学物理学院, 江苏 南京 210093
超构表面是利用二维平面微纳结构调控光场的光学元件。近年来,超构表面在量子光学中的研究和应用受到越来越广泛的关注。超构表面能够实现量子器件的小型化和集成化,提高量子光源的发光效率和光源质量。结合量子光学和超构表面两个领域,介绍了量子等离激元、运用超构表面优化量子光源、运用超构表面测量和操纵量子态、量子光学的应用,以及量子发光体的量子真空调控这5个方面的最新研究进展,最后进行总结和展望。
南京大学现代工程与应用科学学院，南京 210023
拓扑绝缘体是一类内部绝缘而在表面可以导电的物态，其倒空间的能带具有非平庸的拓扑特性，而在其实空间的边界上具有可以单向传播的边界态。这种拓扑界面态出现往往依赖于界面处的拓扑相变。而最近有研究在一类Floquet的拓扑体系中实验观测到一种规范场相变诱导产生的拓扑π模，这种拓扑态的产生可能不依赖于拓扑相变。本文对于这种规范场诱导的拓扑π模的产生机理做出了理论解释。两个Floquet规范相反的体系的哈密顿量由于规范相变而具有相反的π能隙质量项，类似于Jackiw-Rebbi模型，从而导致拓扑界面态的出现。本文的研究为规范场相变诱导拓扑模式的产生提供了理论基础，并加深了人们对于Floquet规范场的理解。
Floquet系统 拓扑π模 人工规范场 Su-Schriffer-Heeger模型 Jackiw-Rebbi模型 拓扑绝缘体 Floquet system topological π mode artificial gauge field Su-Schriffer-Heeger model Jackiw-Rebbi model topological insulator
1 江苏大学微纳米科学技术中心，镇江 212013
2 南京大学固体微结构物理国家重点实验室，南京 210093
基于金属包裹的多孔硅衬底具有制备成本低、检测能力强的优点。自20世纪表面增强拉曼散射(SERS)现象被发现以来，多孔硅-Au/Ag复合材料逐渐展现出作为SERS衬底的优势，被广泛应用于生物、化学、医疗等领域。本文综述了近些年来基于多孔硅复合Au/Ag纳米颗粒混合平台的研究，重点讨论了将贵金属Ag/Au复合于多孔硅衬底上的制备方法，介绍了它们在不同制备条件下枝晶结构的生长形貌和检测性能，并对多孔硅-Ag/Au枝晶复合结构作为SERS衬底的未来发展进行简要分析。
多孔硅 表面增强拉曼散射(SERS) 复合材料 枝晶结构 porous silicon surface-enhanced Raman scattering (SERS) AgNPs/AuNPs AgNPs/AuNPs complex meterial dendritic structure
