电致变色材料是一类可以通过调节光和热而减少能源使用的节能环保材料, 特别是化学性质稳定的过渡金属氧化物, 作为电致变色材料得到广泛研究。近年来, 双金属氧化物由于存在两种可变价态的金属离子, 具有更好的电化学活性而逐渐受到关注。本研究采用水热法成功在透明导电基底上直接生长了Ti₂Nb₁₀O₂₉薄膜, 并探究了前驱体中铌钛原子比对薄膜电致变色性能的影响。结果表明, 由铌钛原子比为3 : 1的前驱体制备的薄膜具有较好的电致变色性能。Ti₂Nb₁₀O₂₉薄膜在−1.6 V呈蓝灰色, 在0.4 V呈无色透明状; 在300~1100 nm的宽波长范围内, 均有较高的光调制幅度, 其褪色态的透过率接近90%; 在波长750 nm处的最大光调制幅度达69.4%; 对薄膜施加-1.6 V、60 s和0.4 V、15 s的方波电位, 测得其着色时间和褪色时间分别为29.8和5.9 s; 薄膜的着色效率为68.3 cm²·C^-1。本研究制备的Ti₂Nb₁₀O₂₉薄膜拓展了双金属氧化物电致变色材料的种类, 具有良好的应用前景。

Waveguide-integrated optical modulators are indispensable for on-chip optical interconnects and optical computing. To cope with the ever-increasing amount of data being generated and consumed, ultrafast waveguide-integrated optical modulators with low energy consumption are highly demanded. In recent years, two-dimensional (2D) materials have attracted a lot of attention and have provided tremendous opportunities for the development of high-performance waveguide-integrated optical modulators because of their extraordinary optoelectronic properties and versatile compatibility. This paper reviews the state-of-the-art waveguide-integrated optical modulators with 2D materials, providing researchers with the developing trends in the field and allowing them to identify existing challenges and promising potential solutions. First, the concept and fundamental mechanisms of optical modulation with 2D materials are summarized. Second, a review of waveguide-integrated optical modulators employing electro-optic, all-optic, and thermo-optic effects is provided. Finally, the challenges and perspectives of waveguide-integrated modulators with 2D materials are discussed.

Plasmonics has aroused tremendous interest in photophysics, nanophotonics, and metamaterials. The extreme field concentration of plasmonics offers the ultimate spatial and temporal light control, single-particle detection, and optical modulation. Plasmon decay of metal nanostructures into hot carriers extends the application into photocatalysis, photodetectors, photovoltaics, and ultrafast nanooptics. The generated hot electron–hole pairs are transferred into adjacent dielectrics, well known to be more efficient than the hot carrier generation in dielectrics by direct photoexcitations. However, plasmon-induced hot-carrier-based devices are far from practical applications due to the low quantum yield of hot carrier extraction. Emergent challenges include low hot carrier generation efficiency in metals, rapid energy loss of hot carriers, and severe charge recombination at the metal/dielectric interface. In this review, we provide a fundamental insight into the hot carrier generation, transport, injection, and diffusion into dielectrics based on the steady-state and time-resolved spectroscopic studies as well as theoretical calculations. Strategies to enhance hot carrier generation in metals and electron transfer into dielectrics are discussed in detail. Then, applications based on hot carrier transfer are introduced briefly. Finally, we provide our suggestions on future research endeavors. We believe this review will provide a valuable overall physical picture of plasmon-induced hot carrier applications for researchers.

提出一种通用式突变算子用于增强反馈式波前整形系统的调控效率，进而实现激光透过散射介质后的高效聚焦。为验证该突变算子提高聚焦效率的有效性，在经典优化算法，包括遗传算法、粒子种群算法、蚁群算法、模拟退火算法等四种算法的基础上引入突变算子，以优化结束后的增强因子和达到最高增强因子时的迭代周期数来表征聚焦效率。经过数值仿真和实验验证，该突变算子的引入使得四种经典优化算法的聚焦效率均得到大幅提升，增强因子提升了25%以上，同时迭代周期数减少了63%以上。当增加调控单元数量时，突变算子的高效性将更为显著。为进一步验证该突变算子的通用性，对二元振幅型调制以及多点聚焦进行了数值模拟分析，结果表明该突变算子有效增强了聚焦效率。该研究为反馈式波前整形的多种经典算法与多种调控方式提供了更高效的聚焦策略，实现了散射介质后更快更强的光斑聚焦，在光捕获、光遗传学等领域具有潜在的应用价值。

正交钙钛矿结构RFeO₃系列稀土正铁氧体材料是一类在近红外波段透明的铁磁材料, 关于RFeO₃的超快自旋重取向及其相干控制的研究近年来成为相关领域的研究热点。由于固态材料的磁化振子和电子自旋共振能谱等基本性质的 “元激发” 能量均在太赫兹能量范围内, 得益于太赫兹技术的发展, 近年来利用太赫兹超快光学调控RFeO₃晶体中不同离子间的交换相互作用、磁各向异性自旋-声子耦合等也取得了一系列突破, 对磁学的基础研究具有重要意义。结合笔者近几年的研究进展, 总结了国内外RFeO₃晶体太赫兹光学调控研究情况, 并对该类晶体的超快光磁研究进行了展望。

报道了一种基于石墨烯全光调制器的主/被动调Q光纤激光器。石墨烯调制器不仅可以作为激光腔中的被动调Q器件，还可以作为全光调制器件。引入另一束被周期性调制的激光通过石墨烯调制器，以改变石墨烯在激光腔内的饱和吸收特性实现对激光脉冲的调制。该石墨烯调Q激光器具有全光纤结构、重复频率精确可控等优点。在不改变激光器泵浦功率的情况下，通过主动改变调制光的重复频率，获得了与调制光重复频率一致的调Q脉冲输出。此外，调制器采用不同透过率的石墨烯薄膜获得了不同的调制深度，调制深度越大，输出脉冲的重复频率变化范围越大（最大范围为31.6~92.6 kHz），并且精确可调。这对选用合适调制深度的石墨烯调制器具有重要的参考意义。

由传统光纤拉锥形成的直径为几百纳米到几微米的微光纤具有大倏逝场、强光场束缚能力、高光学非线性、易于弯曲的可塑性和兼容现有光纤系统的便利性等优势，为发展小型和功能集成的全光纤器件提供了高自由度的平台。作为基础的光电子器件之一，光学谐振器在光通信、传感、信号处理、量子光学等领域具有很大的研究价值，被广泛应用。传统光学微谐振器多基于光刻技术，制备工艺条件相对复杂。而随着微光纤制备技术的成熟，基于微光纤的光学谐振器也被提出并逐步发展。微光纤光学谐振器是一种基于倏逝场耦合的近场光学耦合器件，具有低插入损耗、高精细度、易于制造以及与光纤系统良好兼容性等诸多优点，可应用于滤波器、传感器、光调制器和光纤激光等诸多领域。本文从微光纤光学谐振器的基本原理、器件制备、应用等方面介绍了该领域的相关进展。

针对集成光波导电场传感器无法直接对直流电场响应的问题，基于场磨式电场传感器的基本原理，研制了一种由直流电机、屏蔽电极、集成光波导和感应电极构成的直流电场传感器，其体积为87.5 mm×58.5 mm×17.5 mm。推导给出了集成光波导直流电场传感器的工作原理，利用COMSOL软件构建了传感器的三维仿真模型，仿真得出了感应电极上的电场强度随着屏蔽电极的旋转进行周期性的变化。建立直流电场测试系统，对研制的集成光波导直流电场传感器的动态范围进行测试。结果表明：传感器的最小可测电场为5 kV/m，最大可测电场大于140 kV/m，线性相关系数为0.995 1，适合用于直流电场测量。