1 上海大学物理系，上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
应用纳秒脉冲激光烧蚀铝的动力学模型分析了激光诱导等离子体的演化过程。通过设置有无空腔的不同情况，研究和讨论了空间约束对等离子体和光谱信号的影响，并得到了等离子体演化过程中的电子温度和电子数密度。基于局域热平衡的假设，计算了铝在396.15 nm波长处的谱线强度。与无空腔条件下产生的等离子体相比，有空腔时等离子体的电子温度和电子数密度都明显提高。随着空腔宽度的增加，增强效果减弱，光谱信号强度先升后降，在空腔宽度为1.4 cm处获得最大值。建立了实验装置，实验结果与仿真结果吻合得较好，在同一宽度下得到了最大的信号强度值。模拟和实验结果提供了膨胀过程中等离子体空间和时间分布的数值信息，并解释了空腔存在对等离子体演化产生影响的机制。
光谱学 激光诱导击穿光谱 仿真分析 等离子体演化 空间约束 光谱信号强度
1 上海大学理学院, 上海200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京100049
圆环达曼光栅(CDG)产生的贝塞尔光束照明可以扩展光学相干层析成像(OCT)系统的焦深,使得系统在较大成像深度范围均保持高的横向分辨率。但CDG一级衍射环的分裂效应会导致贝塞尔光束轴向能量分布出现凹陷,削弱了焦深扩展的效果。本研究团队在分析CDG衍射原理的基础上,优化设计了无一级衍射环分裂效应的CDG,并通过仿真证明了该CDG产生的贝塞尔光束不存在轴向能量凹陷,具有更好的焦深扩展效果;然后将优化设计的CDG应用于搭建的OCT系统中,采用该系统对聚苯乙烯微球琼脂凝胶、白胶带等样品进行成像。结果表明,该OCT系统可以在1.8 mm的焦深范围内获得优于3.9 μm的横向分辨率,有效扩展了系统焦深。
医用光学 光学相干层析成像 焦深扩展 贝塞尔光束 圆环达曼光栅 中国激光
2021, 48(20): 2007002
1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 上海科技大学-上海光学精密机械研究所超强超快联合实验室, 上海 201210
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300110
回顾了近年来利用超快自旋动力学过程产生太赫兹(THz)辐射的研究进展。介绍了基于逆自旋霍尔效应和逆Rashba-Edelstein效应的瞬态自旋流-电荷流转换,指出铁磁/非磁性异质结构已被用于设计低成本、高效率的THz辐射源。通过优化膜厚、生长条件、衬底和结构,可进一步提高基于自旋电子学的THz发射器的效率和带宽。简述了THz发射光谱在研究超快自旋泽贝克效应形成动力学中的应用。
非线性光学 太赫兹辐射 超快光谱 自旋流 逆自旋霍尔效应 自旋泽贝克效应
Author Affiliations
Abstract
Physics Department of Science College, Shanghai University, Shanghai 200444, China
Based on Kogelnik’s coupled-wave theory, it is found that when a femtosecond pulse is incident on a transmitted volume holographic grating, two transverse standing waves along the grating vector direction will be generated inside the volume holographic grating (VHG). Due to field localization of two standing waves, they have two different velocities along the propagation depth. On the output plane of the VHG, femtosecond dual pulses are generated in both the diffracted and transmitted directions. Results show that the pulse interval is determined by the refractive index modulation and thickness of the grating, while the waveform of the dual pulses is independent of the grating parameters.
320.5540 Pulse shaping 050.7330 Volume gratings 050.1940 Diffraction Chinese Optics Letters
2019, 17(11): 113201
当光束在两种介质的分界面上发生全反射时,反射光会产生横向的古斯-汉欣(GH)位移。在Kretschmann结构中引入原子介质,利用耦合光激发表面等离子体波,研究了表面等离激元辅助的干涉效应作用下探测光的反射GH位移。通过对比耦合光分别为行波和表面等离子体波时探测光的反射率和反射GH位移,发现当探测光入射角偏离谐振角时,反射率曲线会出现类似Fano共振的不对称性,反射GH位移关于探测光失谐量有一段线性变化区域,且可以在正负之间变化;当耦合光为表面等离子体波时,反射GH位移对探测光失谐量的变化更敏感。
相干光学 表面等离子体谐振 古斯-汉欣位移 量子相干
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, College of Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2 State Key Laboratory of High Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, The Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 Suzhou Zhongkehuisheng Bio-technology Co., Ltd., Suzhou 215104, China
We observe the third-harmonic generation and second-harmonic generation together with element fluorescence from the interaction of a femtosecond laser filament with a rough surface sample (sandy soil) in non-phase-matched directions. The harmonics prove to originate from the phase-matched surface harmonics and air filament, then scatter in non-phase-matched directions due to the rough surface. These harmonics occurr when the sample is in the region before and after the laser filament, where the laser intensity is not high enough to excite the element fluorescence. The observed harmonics are related to the element spectroscopy, which will benefit the understanding of the interaction of the laser filament with a solid and be helpful for the application on filament induced breakdown spectroscopy.
190.7110 Ultrafast nonlinear optics 300.6365 Spectroscopy, laser induced breakdown 300.6490 Spectroscopy, surface Chinese Optics Letters
2017, 15(6): 061902
选择周期阵列微纳结构金属银膜作为研究对象, 用有限元方法对其透射特性进行了数值模拟。研究了孔径大小、金属膜厚度、阵列周期以及入射光的偏振状态对微纳结构透射谱线的影响。结果表明, 透射谱线只对阵列周期的变化敏感。
薄膜 透射 微结构 有限元方法 金属薄膜 阵列 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 083101
利用Kogelnik耦合波方程和传输矩阵法，推导了飞秒脉冲通过透射型多层体光栅(SVHG)衍射的耦合波方程，得到时、频域的衍射场和衍射光强表达式。时域衍射光强的数值模拟结果表明，每一个VHG层提供一个时域衍射脉冲，脉冲波形由该VHG参数决定，如厚度、折射率调制度等，与其他VHG和穿插层的参数无关。穿插层会对置于其左侧的VHG层衍射脉冲产生负时间轴方向的平移，对置于其右侧的VHG层衍射脉冲无影响，因此可以通过改变VHG层和穿插层参数实现可调控的飞秒脉冲串。最后，通过衍射效率和衍射谱表达式解释了产生脉冲串的原因。
光栅 多层体光栅 飞秒脉冲 衍射 脉冲整形
透明光学玻璃中的氧化铟锡(ITO)是一种高度简并的半导体，其介电常数随入射波长变化且为复数。以此作为介质层，设计了Ag-ITO-Ag波导结构，研究了其表面等离子激元（SPP）的相关特征参数及电磁波在该结构中的传输特性。具体给出了这种结构波导的场分布、SPP波长、传播距离及色散方程的表达式，讨论了其色散特性；研究了其群速度随入射波长的变化关系，讨论了介质层厚度对群速度的影响，以及相同的覆层结构(Ag)不同中心介质(ITO,air,SiO2)对群速度的影响及其慢光效应。结果表明，Ag-ITO-Ag波导结构更有利于光子器件的小型化和集成化。
表面光学 表面等离子激元 金属包覆介质波导 色散 群速度 激光与光电子学进展
2016, 53(5): 052401
