作者单位
摘要
1 扬州大学 电气与能源动力工程学院, 江苏 扬州 225000
2 扬州大学 物理与科学技术学院, 江苏 扬州 225002
钙钛矿材料具有优异的光学性能和较高的载流子迁移率,成为空间太阳能电池领域极具竞争力的材料。然而空间粒子辐照容易改变材料结构和光学性能,导致其性能下降。为了探究电子辐照对CsPbBr3材料结构与光学特性的影响规律,本文开展了CsPbBr3材料电子辐照实验,利用高分辨透射电子显微镜表征CsPbBr3纳米晶微观形貌,并通过X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析进一步探究晶体结构的变化趋势。研究发现:电子辐照后CsPbBr3纳米晶形貌变得粗糙,尺寸明显减小,并且纳米晶在高剂量电子辐照下变得紧凑,形成纳米团簇。其次,通过稳态紫外-可见吸收光谱图与光致发光谱图表征CsPbBr3材料的光学性能,并利用第一性原理计算分析辐照后晶格膨胀带来的带隙变化。研究证明电子辐照后纳米晶颜色加深,影响钙钛矿的透光率,进而增强了样品对光的吸收性能,同时电子辐照能够分解CsPbBr3纳米晶,特别是高剂量辐照后其光致发光性能降低了53.7%~78.6%。本文研究结果为钙钛矿纳米晶空间辐射损伤机理及应用研究提供了数据支撑。
CsPbBr3钙钛矿 电子辐照 晶体结构 光学性能 CsPbBr3 perovskite electron radiation crystal structure optical properties 
中国光学
2024, 17(1): 178
作者单位
摘要
大连理工大学光电工程与仪器科学学院,辽宁 大连 116024
针对宽谱连续波差分吸收激光雷达(DIAL)的特点,通过仿真不同大气条件下的激光雷达信号,计算分析宽谱DIAL气溶胶消光和后向散射效应引起的二氧化氮(NO2)质量浓度反演误差。研究结果表明:当大气气溶胶均匀分布时,NO2质量浓度反演误差主要取决于气溶胶消光效应,而后向散射效应引起的NO2质量浓度反演误差一般可忽略不计;当大气气溶胶非均匀分布时,气溶胶后向散射效应引起的NO2质量浓度反演误差依赖于气溶胶非均匀分布程度,且与波长指数成反比。此外,适当增大分段拟合距离可有效降低气溶胶后向散射效应引起的NO2质量浓度反演误差。利用光谱近似得到宽谱NO2-DIAL气溶胶消光和后向散射效应引起的NO2质量浓度反演误差的近似模型,通过对比模拟计算的结果,验证了近似模型评估NO2质量浓度反演误差的可行性。
大气光学 宽谱差分吸收激光雷达 沙氏成像原理 二氧化氮 气溶胶光学特性 
光学学报
2024, 44(6): 0601016
Jianbin Zhang 1†Hubiao Fang 1Pan Wang 1,2Wei Fang 1,2[ ... ]Limin Tong 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 Interdisciplinary Center for Quantum Information, New Cornerstone Science Laboratory, State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, China
2 Jiaxing Key Laboratory of Photonic Sensing & Intelligent Imaging, Intelligent Optics & Photonics Research Center, Jiaxing Research Institute Zhejiang University, Jiaxing, China
3 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan, China
An optical micro/nanofiber (MNF) is a quasi-one-dimensional free-standing optical waveguide with a diameter close to or less than the vacuum wavelength of light. Combining the tiny geometry with high-refractive-index contrast between the core and the surrounding, the MNF exhibits favorable optical properties such as tight optical confinement, strong evanescent field, and large-diameter-dependent waveguide dispersion. Meanwhile, as a quasi-one-dimensional structure with extraordinarily high geometric and structural uniformity, the MNF also has low optical loss and high mechanical strength, making it favorable for manipulating light on the micro/nanoscale with high flexibility. Over the past two decades, optical MNFs, typically being operated in single mode, have been emerging as a miniaturized fiber-optic platform for both scientific research and technological applications. In this paper, we aim to provide a comprehensive overview of the representative advances in optical MNFs in recent years. Starting from the basic structures and fabrication techniques of the optical MNFs, we highlight linear and nonlinear optical and mechanical properties of the MNFs. Then, we introduce typical applications of optical MNFs from near-field optics, passive optical components, optical sensors, and optomechanics to fiber lasers and atom optics. Finally, we give a brief summary of the current status of MNF optics and technology, and provide an outlook into future challenges and opportunities.
micro/nanofibers fabrication optical properties mechanical properties optical applications 
Photonics Insights
2024, 3(1): R02
Author Affiliations
Abstract
1 Hunan Key Laboratory of Nanophotonics and Devices, School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410083, China
2 Key Laboratory of Hunan Province for Statistical Learning and Intelligent Computation, School of Mathematics and Statistics, Hunan University of Technology and Business, Changsha 410205, China
Two-dimensional (2D) nonlinear optical mediums with high and tunable light modulation capability can significantly stimulate the development of ultrathin, compact, and integrated optoelectronics devices and photonic elements. 2D carbides and nitrides of transition metals (MXenes) are a new class of 2D materials with excellent intrinsic and strong light-matter interaction characteristics. However, the current understanding of their photo-physical properties and strategies for improving optical performance is insufficient. To address this issue, we rationally designed and in situ synthesized a 2D Nb2C/MoS2 heterostructure that outperforms pristine Nb2C in both linear and nonlinear optical performance. Excellent agreement between experimental and theoretical results demonstrated that the Nb2C/MoS2 inherited the preponderance of Nb2C and MoS2 in absorption at different wavelengths, resulting in the broadband enhanced optical absorption characteristics. In addition to linear optical modulation, we also achieved stronger near infrared nonlinear optical modulation, with a nonlinear absorption coefficient of Nb2C/MoS2 being more than two times that of the pristine Nb2C. These results were supported by the band alinement model which was determined by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) experiment and first-principal theory calculation. The presented facile synthesis approach and robust light modulation strategy pave the way for broadband optoelectronic devices and optical modulators.
MXenes optical properties modulation in situ growth carriers transfer nonlinear optical absorption 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(10): 220162
王海东 1,2,3王燕 1,3朱昭捷 1,3李坚富 1,3[ ... ]涂朝阳 1,3,*
作者单位
摘要
1 1.中国科学院 福建物质结构研究所, 福州 350002
2 2.中国科学院大学, 北京 100049
3 3.中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室), 福州 350108
4 4.韩国庆北国立大学智能建筑自动化中心, 大邱 41566, 韩国
采用Chzochralski方法成功生长了Dy3+掺杂的SrGdGa3O7晶体, 并对其结构和光学特性进行了详细研究。基于XRD数据, 采用Rietveld法优化了晶体的晶格参数。分析了Dy: SrGdGa3O7晶体的偏振吸收谱、偏振发射谱和荧光衰减曲线。在452 nm处, π偏振和σ偏振对应的吸收截面分别为0.594×10-21和0.555×10-21 cm2。计算得到的有效J-O强度参数Ω2Ω4Ω6分别为5.495×10-20、1.476×10-20和1.110×10-20 cm2。J-O理论分析和荧光光谱表明: 在452 nm激发下, Dy: SrGdGa3O7晶体4F9/26H13/2跃迁在可见光波段具有最高的荧光分支比和荧光强度, 在574 nm处的π和σ偏振发射截面分别为1.84×10-21和2.49×10-21 cm2。Dy3+: 4F9/2能级的辐射寿命和荧光寿命分别为0.768和0.531 ms, 量子效率为69.1%。研究结果表明: Dy3+: SrGdGa3O7晶体是一种潜在的可用于蓝光LD泵浦实现黄激光的材料。
晶体生长 Dy3+: SrGdGa3O7 光学性能 黄光发射 crystal growth Dy3+: SrGdGa3O7 optical properties yellow emission 
无机材料学报
2023, 38(12): 1475
作者单位
摘要
1 浙江农林大学光机电工程学院, 浙江 杭州 311300
2 台州学院医药化工与材料工程学院, 浙江 台州 318000
3 浙江理工大学材料科学与工程学院, 浙江 杭州 310018
周期性纳米结构阵列因其独特的光学效应在新型传感技术领域具有巨大的应用潜力, 引起人们极大的兴趣。 其光学特性依赖于形貌和结构参数, 一般可通过调整这些参数来调控其光学性能, 而通过外加磁场调节其光学性能鲜有报道。 通过气液自组装法制备胶体晶体模板, 采用等离子体刻蚀技术实现了对胶体晶体模板结构尺寸的调控。 在此基础上, 结合磁控溅射技术合成了具有六角周期性排列的亚波长尺寸磁性Co纳米球阵列膜, 并研究了其在结构参数和外磁场作用下的光学性质。 通过紫外-可见-近红外光反射谱发现, 随着刻蚀时间从0 min增加到4.5 min, 在可见光波段, 光反射峰波长从512 nm蓝移到430 nm, 蓝移了82 nm, 峰强从10.69%降低到7.96%, 减弱了2.73%; 在近红外光波段, 光反射峰波长从1 929 nm蓝移到1 692 nm, 蓝移了237 nm, 峰强从10.92%降低到7.91%, 减弱了3.01%。 通过控制刻蚀的时间, 可实现对Co纳米球阵列膜光反射峰峰位和峰强的有效调控。 对未刻蚀和刻蚀的Co纳米球阵列膜施加一个垂直的外加磁场, 在外磁场作用下, 二者的光反射峰峰强均表现出不同程度的增强。 随着外加磁场的逐增, 未经刻蚀的Co纳米球阵列膜在近红外波段(1 938 nm)的光反射峰峰强从10.81% (0 Oe) 增加到16.56% (1 100 Oe), 增强了5.8%; 而经等离子体刻蚀后的Co纳米球阵列膜的近红外反射峰(1 921 nm), 其峰强从8.45% (0 Oe) 增加到16.74% (1 000 Oe), 增强了8.29%。 结果表明, 经等离子体刻蚀后的磁性Co纳米球阵列膜的反射光谱表现出更灵敏的外磁场响应。 基于近红外光反射峰最大值与外磁场强度的关系, 定性解释了外磁场对磁性Co纳米球阵列膜的光反射性能的影响: 对于未刻蚀的样品, 外磁场主要通过改变样品的磁有序, 从而影响其复折射率进而影响其光反射性能; 对于刻蚀后的样品, 除了外磁场对样品的磁有序产生影响从而影响其光反射率外, 还有诸如散射、 衍射等其他物理机制相互竞争的影响。 该研究为磁场动态调控材料的光反射性能提供了一种方法, 也为新型光学器件的研究提供了模型。
磁性Co纳米球阵列膜 等离子体刻蚀技术 磁控溅射技术 外磁场 光学性能 Magnetic Co nanosphere array film Plasma etching technology Magnetron sputtering technology External magnetic field Optical properties 
光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2037
肖欢 1温华 2徐文 1,2,3,*张晶 2[ ... ]何斌 5
作者单位
摘要
1 云南大学 物理与天文学院 云南省量子信息重点实验室,云南 昆明 650091
2 中国科学院合肥物质科学研究院 固体物理研究所,安徽 合肥 230031
3 深圳网联光仪科技有限公司,广东 深圳 518118
4 重庆启晶科技发展有限公司,重庆 400030
5 深圳技术大学 新材料与新能源学院,广东 深圳 515118
氮掺杂金刚石(N-D)是最重要的碳基电子材料之一,由于氮相关色心的存在,其具有许多有趣而独特的物理特征。文章中研究了等离子体化学气相沉积法生长的N-D样品的太赫兹(THz)磁光特性。应用偏振THz时域光谱(THz TDS)技术,在0~8 T磁场和80 K温度条件下,测量了N-D样品在法拉第几何结构下的THz透射光谱,得到了N-D材料的法拉第旋转角和椭偏率、复横向(或霍尔)磁光电导率以及复左、右旋介电常数随磁场的变化规律。结果表明,N-D材料具有优良的THz磁光法拉第旋光效应,可应用于THz旋光器件。
氮掺杂金刚石 磁光特性 太赫兹时域光谱 nitrogen-doped diamond magneto-optical properties THz TDS 
红外与毫米波学报
2023, 42(6): 755
Author Affiliations
Abstract
1 Université Paris-Saclay, Institut d’Optique Graduate School, CNRS, Laboratoire Charles Fabry, Palaiseau 91127, France
2 DAMAE Medical, Paris 75013, France
Line-field Confocal Optical Coherence Tomography (LC-OCT) is an imaging modality based on a combination of time-domain optical coherence tomography and reflectance confocal microscopy. LC-OCT provides three-dimensional images of semi-transparent samples with a spatial resolution of ∼1 μm. The technique is primarily applied to in vivo skin imaging. The image contrast in LC-OCT arises from the backscattering of incident light by the sample microstructures, which is determined by the optical scattering properties of the sample, characterized by the scattering coefficient μs and the scattering anisotropy factor g. In biological tissues, the scattering properties are determined by the organization, structure and refractive indexes of the sample. The measurement of these properties using LC-OCT would therefore allow a quantitative characterization of tissues in vivo. We present a method for extracting the two scattering properties μs and g of tissue-mimicking phantoms from 3D LC-OCT images. The method provides the mean values of μs and g over a lateral field of view of 1.2 mm × 0.5 mm (x × y). It can be applied to monolayered and bilayered samples, where it allows extraction of μs and g of each layer. Our approach is based on a calibration using a phantom with known optical scattering properties and on the application of a theoretical model to the intensity depth profiles acquired by LC-OCT. It was experimentally tested against integrating spheres and collimated transmission measurements for a set of monolayered and bilayered scattering phantoms.
Line-field confocal optical coherence tomography Optical coherence tomography Reflectance confocal microscopy Optical properties Scattering 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(2): 2023037
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学大气物理学院,中国气象局气溶胶与云降水重点实验室教育部气象灾害重点实验室,江苏 南京 210044
2 上海卫星工程研究所,上海 201109
气溶胶在大气辐射收支平衡、气候变化、降水、云的形成以及环境污染方面扮演着重要的角色。为了实现对气溶胶光学参数的大范围、高精度、定量化测量,2019年3月使用大气环境星气溶胶碳探测激光雷达(ACDL)的机载缩比系统(Air-ACDL)在中国山海关地区开展了机载观测试验。试验完成了不同污染天气、不同高度以及不同地表类型下的多架次观测。将六天飞行试验得到的机载高光谱激光雷达(HSRL)测量的气溶胶光学深度(AOD)分别与地面站点的太阳光度计和卫星遥感数据进行对比分析,其相关系数R均达到0.90以上,其样本数量分别为86与2200。基于机载HSRL的观测数据,提出了适用于Air-ACDL的气溶胶分类方法,并对山海关地区的气溶胶进行了分类研究。使用后向轨迹传输模型、云气溶胶激光雷达和红外探路卫星观测(CALIPSO)气溶胶分类结果,以及Aura卫星臭氧监测仪(OMI)传感器等数据验证Air-ACDL测量的气溶胶分类的可靠性。多架次Air-ACDL观测结果表明:相比于传统激光雷达气溶胶分类方法,基于Air-ACDL的气溶胶分类方法能够对气溶胶进行更加准确的分类;山海关地区地理位置特殊,观测期间,当地气溶胶除由本地供暖等活动产生的城市气溶胶之外,还有受大气传输影响来自内蒙古地区的沙尘气溶胶,以及来自东南渤海地区的海洋气溶胶。
机载高光谱分辨率激光雷达 大气气溶胶 气溶胶光学特性 气溶胶分类 
光学学报
2023, 43(24): 2428005
作者单位
摘要
江苏科技大学理学院,江苏 镇江 212000
甲脒(FA)基钙钛矿比甲胺(MA)基钙钛矿具有更高的内在稳定性,而无机Cs离子掺杂可以进一步提高钙钛矿的湿度、热和结构稳定性。通过一步反溶剂法制备了Cs掺杂的FA1-xCsxPbBr3x=0,0.05,0.10,0.15)钙钛矿薄膜,采用椭圆偏振光谱研究了材料的复介电函数并以此进行外量子效率(EQE)模拟。EQE模拟结果显示掺杂比例为0.05时,钙钛矿薄膜具有最高的功率转换效率(PCE),可达23.47%。进一步对FA0.95Cs0.05PbBr3进行变温椭偏分析,发现:随着温度升高,材料带隙增大,在393 K左右,从变温复介电函数的二阶导谱中可观察到相变现象,钙钛矿材料由正交相转变为四方相。对基于FA0.95Cs0.05PbBr3的太阳能电池进行变温EQE模拟,结果表明:温度对器件的最高PCE影响不大,其效率可以稳定在23.47%左右,但是高温会导致器件近红外区的外量子效率降低,器件的整体响应带宽减小。
薄膜 Cs掺杂钙钛矿 光学性质 变温椭圆偏振光谱 外量子效率模拟 
光学学报
2023, 43(23): 2331004

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