Author Affiliations
Abstract
1 Shandong Inspur Artificial Intelligence Research Institute Company Limited, Jinan 250013, China
2 MIIT Key Laboratory of Photonics Information Technology, School of Optics and Photonics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Active metasurfaces have recently attracted more attention since they can make the light manipulation be versatile and real-time. Metasurfaces-based holography possesses the advantages of high spatial resolution and enormous information capacity for applications in optical displays and encryption. In this work, a tunable polarization multiplexing holographic metasurface controlled by an external magnetic field is proposed. The elaborately designed nanoantennas are arranged on the magneto-optical intermediate layer, which is placed on the metallic reflecting layer. Since the non-diagonal elements of the dielectric tensor of the magneto-optical material become non-zero values once the external magnetic field is applied, the differential absorption for the left and right circularly polarized light can be generated. Meanwhile, the amplitude and phase can be flexibly modulated by changing the sizes of the nanoantennas. Based on this, the dynamic multichannel holographic display of metasurface in the linear and circular polarization channels is realized via magnetic control, and it can provide enhanced security for optical information storage. This work paves the way for the realization of magnetically controllable phase modulation, which is promising in dynamic wavefront control and optical information encryption.
active metasurface magneto-optical effect polarization multiplexing holography dynamic holographic display Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 043601
1 福州大学化学学院，福州 350108
2 福州大学光功能晶态材料研究所，福州 350108
磁光材料是现代光通信产业中不可或缺的关键功能材料。为了实现光通信器件的小型化，高质量磁光薄膜材料受到关注。软铋矿型Bi25FeO40具有高对称性的立方晶体结构，单位体积所含铋离子浓度高，理论上应具有较强的磁光效应，但却因为磁性偏弱、制备困难等缺点而限制了其应用。本文采用射频磁控溅射法，在掺钇二氧化锆(YSZ)基底上沉积获得具有立方相软铋矿型结构的Bi26-x-yMxNyO40 (M, N=Fe, Co, Gd)磁光薄膜，并对其形貌、磁性、透过率、磁圆二色信号等进行表征。结果表明，薄膜均较为平整，厚度约为190 nm，在近红外区的透过率约为60%~70%。薄膜的磁性随着掺杂离子含量的提高逐渐增强。Bi13.6Gd2.7Co4.0Fe5.7O40/YSZ薄膜具有强磁光效应，在716 nm处的磁圆二色光谱信号高达到1 710 deg/cm，有望应用于集成光隔离器等光通信器件中。
磁光效应 磁圆二色光谱 Bi26-x-yMxNyO40薄膜 软铋矿 磁控溅射法 磁性质 magneto-optical effect magnetic circular dichroic spectrum Bi26-x-yMxNyO40 film sillenite magnetron sputtering method magnetic property
1 宁波大学材料科学与化学工程学院，宁波 315211
2 中国科学院福建物质结构研究所，光电材料化学与物理重点实验室，福州 350002
3 福建光电信息科学与技术创新实验室，福州 350108
4 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，宁波 315211
以碳酸氢铵(AHC)为沉淀剂，采用液相沉淀法结合高温热分解获得了TbO1.81和Tb2O3超细粉体。研究表明，沉淀前驱体呈现出一维纳米线形貌特征，纳米线的平均宽度随碳酸氢铵含量的增加而增长。前驱体在空气中直接加热煅烧经过脱水、脱碳和颗粒生长等过程得到了平均粒径约为140 nm的类球状TbO1.81纳米粉体; 而前驱体在流动氢气气氛下加热则获得了颗粒尺寸更小的Tb2O3粉体(平均粒度约为85 nm)。碳酸氢铵与Tb3+的摩尔比对氧化物粉体的分散有显著影响，最佳摩尔比为1∶1。TbO1.81和Tb2O3的禁带宽度分别约为1.67 eV和5.20 eV。
超细粉末 共沉淀法 磁光效应 形貌 ultrafine powder Tb2O3 Tb2O3 TbO1.81 TbO1.81 co-precipitation method magneto-optical effect morphology
1 国网内蒙古东部电力有限公司呼伦贝尔供电公司, 内蒙古 呼伦贝尔 021000
2 武汉康普常青软件技术股份有限公司, 湖北 武汉 430074
为实现输电线路单相断线故障的快速精准定位, 缩短供电恢复时间, 提出了一种基于OPGW光传感技术的光偏振态故障定位方法。根据法拉第磁光效应的原理, 以光纤复合架空地线(OPGW)为传感器, 通过自制设备捕获和分析输电线路相导线对 OPGW产生的感应电流在单相断线瞬间的突变信号, 实现对故障点的定位。在实验环境下进行模拟实验对其验证, 结果表明: 在给定的电流范围内, 设备获取的信号强度与导线通电电流大小呈正相关, 设备能有效捕捉线路断电瞬间的突变信号, 实现 故障点定位, 定位结果误差在±250 m内, 满足工程设计的要求。
单相断线故障 光传感技术 法拉第磁光效应 突变信号 故障定位 single-phase disconnection fault optical sensing faraday magneto-optical effect mutation signal fault location
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所，光子器件与材料安徽省重点实验室，合肥 230031
2 中国科学技术大学，合肥 230026
随着光通信和高功率激光技术等领域的发展，磁光隔离器得到了越来越广泛的研究和应用，推动了磁光材料尤其是磁光晶体的发展。目前已经发展了多 种新型磁光晶体，同时为了满足大功率激光的需求，需要不断提高磁光晶体尺寸和光学品质。本文首先介绍了法拉第磁光效应及应用，然后介绍了稀土正铁氧 体、稀土钼酸盐、含铽铌酸盐、钇铁石榴石、含铽石榴石磁光晶体及部分种类磁光陶瓷的研究进展，最后对磁光晶体的未来进行了展望。
磁光晶体 磁光隔离器 法拉第磁光效应 magneto-optical crystal magneto-optical isolator Faraday magneto-optical effect
1 School of Physics and Electronic Information, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, China
2 Institute of Optoelectronic Materials and Technology, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, China
Frontiers of Optoelectronics
2019, 12(4): 365–371
1 安庆师范大学物理和电气工程学院, 安徽 安庆 246133
2 江苏大学计算机科学与通信工程学院, 江苏 镇江 212013
为了获得圆偏振和激光输出一体化的结构,利用增益和损耗微腔、磁性微腔和金属层组成一个复合结构体系,并借助4×4传输矩阵研究该结构的传输特性。结果发现,该结构在一定结构参数范围内产生了较强的法拉第旋转效应,并获得了增益传输模式,实现了多种椭圆偏振或圆偏振激光的同时输出。此外,在某些特定结构参数和特定波长条件下,该结构会产生超强的圆偏振激光。
激光器 磁光效应 圆偏振 增益传输 耦合共振
1 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
2 萍乡学院机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
3 赣南师范大学光电子材料与技术研究所, 江西 赣州 341000
应用4×4传输矩阵法数值分析线偏振光在一维磁光光子晶体中的传输特性。 首先推导了4×4传输矩阵, 然后数值计算线偏振光在一维磁光光子晶体中传输时的透射谱和法拉第旋转角,结果表明:当施加外磁场时, 由于磁光材料的磁光效应,线偏振光中的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在一维磁光光子晶体中传播时的透射谱 不再重合,导致透射谱发生分裂。最后计算透射光的电场强度x分量和y分量的振幅和相位,得到透射光的表达式和法拉第旋转角。
量子光学 磁光光子晶体 传输矩阵法 磁光效应 法拉第旋转角 quantum optics magneto-optical photonic crystals transfer matrix method magneto-optical effect Faraday rotation angle
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
从传感光纤的高双折射螺距和光纤结构两方面分析不同螺距下光纤内光的偏振态差异及其受温度变化的影响,对比了PANDA光纤、椭圆芯光纤、保偏微结构光纤的温度特性。结果表明,在全光纤电流传感器(FOCS)中,当传感光纤的螺距LT是光纤对应的未螺旋状态下拍长Lp的2倍时,温度特性最差。LT减小,光纤偏振保持能力减弱,抗物理干扰能力变差。当LT≈Lp时,传感光纤既有较好的温度特性,也有较强的抗外界物理干扰能力。不同结构的传感光纤,传感器比差的范围不同,其中基于微结构保偏光纤的传感光纤,在-40~+70 ℃全温度下未经补偿,传感器比差变化范围最低,仅为±0.32%。
光纤光学 电流传感光纤 温度特性 磁光效应 偏振转换 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 020604
1 上海交通大学电子工程系, 上海 200240
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
针对带变螺距段传感光纤的全光纤电流传感器,提出两种抗干扰结构:基本结构,即将变螺距段与传感光纤一起成束并将反射镜置于变螺距段中点位置;“8”字型结构,将变螺距段绕成“8”字型。分析两种结构的抗干扰原理,实验检验电流导体在传感光纤环内、外不同位置时传感器读数的差异。实验结果表明,两种结构均可抗0.5 m以上的1000 A级别的外界电流干扰,但前者仅适用于电流导体与传感光纤环相对位置固定不变的应用场合,后者可适用于诸多电流导体与传感光纤环相对位置不固定的应用场合。在不同的应用场合下两种结构的抗干扰性能均具有实用性。
光纤光学 传感器 电流传感光纤 抗干扰 磁光效应 偏振转换 光学学报
2017, 37(10): 1006002
