1 复旦大学物理学系，应用表面物理国家重点实验室，上海市超构表面光场调控重点实验室，上海 200433
2 复旦大学光科学与工程系上海超精密光学制造工程技术研究中心，上海 200433
从超构表面调控电磁波研究的发展历史出发，详细介绍了基于复合相位超构表面实现高效多功能调控圆偏振电磁波的原理、设计思路和实验模拟表征，对近期国内外在这一领域的研究进展进行简要的论述，着力以此引导相关研究性实验教学，并为相关领域研究人员提供指引。
超构表面 共振相位 传输相位 几何相位 复合相位 圆偏振光 多功能 光学学报
2024, 44(10): 1026008
1 中北大学仪器与电子学院，山西 太原 030051
2 中北大学信息与通信工程学院，山西 太原 030051
利用同轴结构实现纳米粒子光学捕获，研究不同偏振光对光势阱的影响，并通过优化结构参数实现圆偏振下的等离激元涡旋场模式。研究结果表明：该同轴结构在线偏振光750 nm处透射率最大，并且在入射光强为1 μW/μm2时势阱深度达到17；圆偏振光在同轴结构上方形成涡旋场，能量流势阱深度为8。所设计的同轴结构扩大了光场作用范围，优化了光梯度力作用方向，提高了捕获低浓度小尺度粒子的效率。该研究结果对于低浓度生物分子光学捕获具有一定的参考意义。
激光光学 表面等离激元 光学捕获 圆偏振光 涡旋状光场
1 中山大学物理与天文学院，广东 珠海 519082
2 中国科学院物理研究所光物理重点实验室，北京 100190
本文介绍了一种基于圆偏振光脉冲驱动的波长可调谐、能量可扩展的超快光纤光源。在光子晶体光纤中利用自相位调制占主导的非线性效应来展宽脉冲光谱，在输出端使用滤光片来选择特定的光谱旁瓣以满足后续实验需要。仿真及实验表明：在光谱展宽程度相同时，输入的圆偏振光功率需要达到线偏振光功率的1.4倍，相应的滤出光谱旁瓣能量约为线偏振光的1.4倍。进一步研究表明：圆偏振脉冲的输出光谱普遍存在比线偏振脉冲输出光谱更清晰的波瓣结构，有利于后续滤波输出过程中脉冲质量的提升；适当增加脉冲的输入功率可进一步拓宽光谱的调谐范围，在输入功率为4.9 W时，可获得波长范围为930~1200 nm的高能量飞秒脉冲。
非线性光学 圆偏振光 超快光纤激光 光子晶体光纤
纤维素是丰富的可再生聚合物资源，通过强酸水解可得到结晶度较高的纤维素纳米晶（CNCs）。在合适的浓度下，CNCs悬浮液能够进行蒸发自组装，干燥后形成CNCs胆甾相液晶薄膜。CNCs手性液晶膜具有优异的圆偏振光性能，因此在光电子技术等领域十分重要。本文概述了CNCs的液晶性质和制备方法；着重探讨了CNCs手性液晶膜的结构色特性，以及通过物理和化学手段对CNCs膜的螺距进行调控的方法。同时，综述CNCs手性液晶膜的圆偏振光性能，对其圆偏振光反射性能和圆偏振荧光发射性能的研究进展和应用技术进行了总结和展望。CNCs手性液晶膜左旋和右旋圆偏振光性能的差异，使其在液晶显示器、光学防伪、传感器件等领域具有广阔的应用前景。此外，通过多种方法（添加荧光分子或金属等）制备的具有圆偏振荧光性能的CNCs膜材料，可作为检测激发态的手性探针，在一系列光学应用中具有潜在的应用价值和发展空间。
纤维素纳米晶 结构色 螺距 圆偏振光 cellulose nanocrystals structural color pitch circularly polarized light
1 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
3 斯威本科技大学埃米材料转化中心, 澳大利亚 维多利亚 3122
从理论上提出了一种可以实现圆偏振光波非对称传输的器件设计。该器件是由锗、硅以及空气孔洞构成的具有完全光子禁带的二维光子晶体异质结构。本研究通过在光子晶体中引入线缺陷,构成能够实现高正向透射的光波导结构,同时设计可将光波发散的微腔结构并结合全反射原理抑制反向入射光,实现圆偏振光非对称传输,最终实现了圆偏振光在光通信波段(1550 nm)附近的高正向透射率(可达0.726)的非对称传输。圆偏振是具有固定相位差(π/2)的任意正交线偏振光的线性叠加,本研究设计的结构同时可以实现任意线偏振光的非对称传输,因此具有广泛的应用前景,其应用领域包括量子通信、信息处理、集成光学。
集成光学 圆偏振光 完全光子禁带 全反射界面 非对称传输
天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室 天津大学光纤传感研究所, 天津 300072
在经典的偏振成像去雾方法中, 后向散射光的偏振度估计值是影响去雾效果的关键。基于圆偏振光在米氏散射介质中良好的保偏特性, 提出一种适用于强散射环境下的偏振成像去雾方法。研究不同偏振态的光源照明时, 不同散射强度下, CCD接收到的光场偏振度变化规律, 在此基础上提出了一种快速简易的散射光偏振度估计方法。该方法在不增加系统复杂度的情况下, 提高了偏振成像去雾的效果。实验结果显示, 在强散射条件下文中方法获得的去雾图像EME值比传统方法高20.4%。此外, 该方法不需要传统偏振去雾方法中对背景区域的判断, 降低了算法复杂度。
偏振成像 去雾 偏振度 圆偏振光 polarimetric imaging dehazing degree of polarizaion circularly polarized light 红外与激光工程
2019, 48(11): 1126001
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
采用基于圆偏振探测光的光纤Sagnac原子自旋进动闭环检测技术,实验测试了无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺在两种不同抽运状态下的角速度输入/输出特性,发现了SERF原子自旋陀螺输出的非线性现象。基于SERF原子自旋陀螺理论,建立了非线性响应模型并进行仿真研究,仿真结果与实验测试一致。研究表明:SERF原子自旋陀螺的非线性由原子内在相互作用决定,与总电子弛豫率Rtot密切相关。
光纤光学 陀螺仪 无自旋交换弛豫 原子自旋陀螺 圆偏光 非线性响应 电子弛豫率
1 天津科技大学电子信息与自动化学院 ,天津 300222
2 香港科技大学先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
研究了垂直向列型彩色滤光膜硅覆液晶(VA CF-LCoS) 微显示器件,并利用其三维光学模型,改变液晶器件的预倾角、像素尺寸等参数,优化了微小像素中的边缘电场效应。为进一步优化器件的性能,建立了以圆偏振光作为入射光源的微显示器件的三维光学模型。研究结果表明:当以圆偏振光作为照明光源时,VA CF-LCoS微显示器件的光学反射效率可得到大幅提升。由于采用了三维光学模型的分析方法,得到了与利用二维光学模型进行分析时完全不同的结论:优化只能使得边缘场效应导致的亮态子像素内部黑线减小,而不能彻底消除它。
光学器件 彩色滤光膜 硅覆液晶 垂直向列型 光学建模 圆偏振光
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
分析了极化碱金属气室的旋光特性,极化的原子气室宏观上可等效为一种法拉第旋光晶体,其旋光系数与原子自旋进动相关。提出了采用圆偏振探测光测量通过气室的左右旋圆偏振光相位差来实现原子自旋进动检测的思路。基于改进的全光纤反射型Sagnac干涉仪,搭建了光纤原子自旋进动检测系统,通过圆偏振探测光实现了无自旋交换弛豫态自旋进动信号的检测。在原子自旋陀螺仪实验平台上进行了实验验证并实现了陀螺效应,实验结果证明了所提理论的正确性。对陀螺性能进行了初步测试,得到其零偏不稳定性为0.29 (°)/h。
测量 光纤光学 相干检测 原子自旋进动检测 Sagnac干涉仪 无自旋交换弛豫 圆偏振光
