作者单位
摘要
1 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心,重庆 400714
表面增强红外吸收光谱技术能够将红外光波高度局域在探测分子周围,极大增强光波与分子的相互作用,为实现微弱分子红外振动光谱信号的高灵敏探测提供了新思路。其中,二维材料极化激元由于具有高度局域化光场和低固有损耗等独特性质,为表面增强红外光谱提供了一种有效的方案。本文综述了二维材料极化激元增强红外光谱技术的研究进展:首先从不同材料体系出发介绍极化激元基本特性,论述极化激元与分子模式耦合机理;在此基础上总结二维材料极化激元增强红外光谱技术的几个重要研究方向,主要包括等离激元增强红外光谱技术、声子极化激元增强红外光谱技术和近场红外光谱增强技术;最后展望极化激元增强红外光谱技术未来可能的发展方向。
表面增强光谱 二维材料 等离激元 声子极化激元 红外光谱 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0330001
吴强 1,2,*卢瑶 1,2马若斌 1,2徐西坦 1,2[ ... ]许京军 1,2,**
作者单位
摘要
1 南开大学物理科学学院&泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津 300457
2 南开大学深圳研究院,广东 深圳 518083
70多年前,黄昆先生提出了著名的“黄昆方程”和“声子极化激元”的理念,开启了极化激元研究的先河。迄今为止,黄昆方程作为以中国本土科学家命名的方程,仍然是描述极化激元最好的理论之一。在后续的几十年里,随着超快光学、纳米光学和太赫兹物理与技术的迅速发展,声子极化激元再次成为了研究的热点前沿,表面声子极化激元的相关研究为电磁波的局域和控制带来了新的维度。近几年,南开大学团队发展了黄昆方程,提出了“受激声子极化激元”的概念,逐步打开了声子极化激元参与并主导的光与物质相互作用研究的大门。基于受激声子极化激元的各种铌酸锂片上集成的太赫兹应用也得益于此,取得了长足的发展。本文对声子极化激元和受激声子极化激元等相关概念加以回顾,介绍受激声子极化激元参与下的光与物质的相互作用体系,并以太赫兹非线性光学和铌酸锂片上集成应用等研究为例,阐述声子极化激元和太赫兹物理领域近年来的发展。
非线性光学 超快光学 声子极化激元 太赫兹 亚波长光学 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0119001
作者单位
摘要
1 安徽理工大学 材料科学与工程学院淮南 232001
2 南华大学 核科学技术学院衡阳 421001
3 北京师范大学 核科学与技术学院北京 100875
高能粒子与靶材料相互作用主要通过核能损和电子能损两种方式损失能量。电子阻止效应和电子-声子耦合效应是体现电子能损的两种不同机制。准确模拟高能粒子的辐照损伤过程,亟须解决电子能损效应对粒子辐照损伤的影响这一关键科学问题。本文综述了几种关键结构材料在考虑电子能损效应下辐照损伤行为的最新研究进展,阐述了电子阻止效应、电子-声子耦合效应和电子热导率等对辐照缺陷的影响规律,总结了目前电子能损效应对靶材料辐照损伤的影响规律,归纳了高能粒子辐照靶材料研究中存在的问题,并对后续的研究方向进行了展望。
电子能损效应 辐照缺陷 双温度模型 电子-声子耦合 级联碰撞 Electronic energy loss effect Irradiation defect Two-temperature model Electron-phonon coupling Collision cascades 
核技术
2023, 46(12): 120504
尹志珺 1,2,3,4,5王振兴 1,2,3,4,5李荃 1,2,3,4,5宋仁康 1,2,3,4,5[ ... ]雷李华 6
作者单位
摘要
1 同济大学 物理科学与工程学院,上海 200092
2 同济大学 精密光学工程技术研究所,上海 200092
3 先进微结构材料教育部重点实验室,上海 200092
4 上海市数字光学前沿科学研究基地,上海 200092
5 上海市全光谱高性能光学薄膜器件及应用专业技术服务平台,上海 200092
6 上海市计量测试技术研究院,上海 201203
二维材料由于其独特的物理化学性质,对纳米光子学及光电子学的应用与发展具有重要研究价值。特别是二维材料中声子与光子耦合激发产生的声子极化激元高度局域在纳米尺度,在片上光子学的光学操控和能量传输等前沿研究领域具有极大的应用潜力。同时,光电器件制造进入纳米节点,器件应用对材料表征精度具有纳米级的要求。然而目前对声子极化激元特性分析的关键之一在于测量其干涉条纹周期,测量结果准确性依赖于仪器设备校准。因此,为实现对声子极化激元干涉条纹的精确测量,文中提出构建铬原子自溯源型光栅与二维材料的复合结构,分析金属光栅结构周期性变化对二维材料的声子极化激元耦合增强与调制作用,以及基于该原理实现对声子极化激元干涉条纹周期的精密测量。研究实现了测量干涉条纹周期为(261.01±0.34) nm的亚纳米级高精度测量,相比具有不确定度为4 nm的传统拟合测量方式具有可溯源的计量精度,同时实现了对测量仪器的亚纳米级精密校准。自溯源光栅天然溯源至基本自然常数的特性使得测量结果具备极好的准确性和可靠性,为二维材料在微纳光子学器件领域的应用提供了保障。
自溯源光栅 二维材料 声子极化激元 纳米计量 self-traceable grating two-dimensional material phonon polariton nanometer metrology 
红外与激光工程
2023, 52(12): 20230414
作者单位
摘要
1 山东大学晶体材料国家重点实验室,山东 济南 250100
2 南京大学固体微结构物理国家重点实验室,江苏 南京 210093

电子-声子耦合效应是拓展固体激光波长的基本原理之一。本文梳理了固体激光发展的历史,以电子-声子耦合导致的荧光展宽和可调谐激光器为主线,总结了色心激光晶体、过渡金属激光晶体、稀土激光晶体三类典型固体激光材料的发展历程和研究现状。近年来,基于多声子耦合机制的稀土激光晶体迅速发展,首次实现了突破荧光光谱的激光输出,极大地拓展了激光波长范围,为全固态可调谐激光器设计提供了新方案。同时,基于功能复合与交互作用规律,研制了一系列低成本、高集成的多声子耦合自倍频激光器,波长覆盖了青-绿-黄-橙-红光波段,满足了激光显示、激光医疗等领域的重要急需,对全固态激光技术的发展具有重要意义。

激光 荧光 声子 电子跃迁 电子-声子耦合 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2300001
作者单位
摘要
1 郑州大学材料科学与工程学院 郑州市先进能源催化功能材料制备技术重点实验室,河南 郑州 450001
2 郑州大学(洛阳校区)材料科学与工程学院,河南 洛阳 471099
3 洛阳理工学院 智能制造学院,河南 洛阳 471023
Mn4+激活荧光粉实现强零声子线(Zero phonon line,ZPL)发光将会使其发射光谱中短波红光增强,且常伴随荧光寿命缩短。本文对Mn4+激活氟化物红光荧光粉中具有强ZPL发光特征的28种荧光粉的组成、制备、晶体结构与荧光性质进行综述。发现了一些规律:(1)这28种荧光粉可以根据Mn4+与被取代离子是否为等价取代及被取代离子在基质中是否形成六配位分为四类。(2)[MnF6]配位八面体畸变是Mn4+实现强ZPL发光的必要条件。(3)大部分Mn4+激活强ZPL氟化物荧光粉中Mn4+掺杂为对3+离子的不等价取代;在等价取代且被取代离子为六配位时,获得强ZPL发射的空间群主要为P321和P3m1等三方晶系空间群。(4)Mn4+在绝大多数强ZPL发射氟化物荧光粉中ZPL都弱于ν6声子伴峰,仅在Na2TiF6∶Mn4+等5种荧光粉中ZPL强于ν6峰。(5)其ZPL波长都在617~628 nm之间,多数为620 nm。(6)ZPL与Stokes ν6峰的强度比不仅与荧光粉的化学组成有关;对于同一化学组成的荧光粉,该比值也随制备方法的改变而变化。
Mn4+ 红光荧光粉 零声子线 氟化物 Mn4+ red-emitting phosphor zero phonon line fluoride 
发光学报
2023, 44(10): 1733
作者单位
摘要
空军工程大学基础部,西安 710051
本文设计了一种新型的二维声子晶体结构,采用有限元法和等效模型法进行了深入研究,发现该结构具有良好的低频吸声性能。通过理论推导和仿真计算发现,在21 mm的晶格常数条件下,该结构在0~800 Hz具有完整的四条带隙。第一带隙下限低至40.28 Hz,且具有约为93 Hz的带宽,计算其传声损失后,发现其在低频域内具有良好的隔声效果,最大隔声量可达87.31 dB。对该结构的多个振动模态分析,建立相应的等效模型,并基于等效模型探究了不同因素对带隙频段造成的影响,总结出该新型二维声子晶体的一般性规律。研究结果表明,增大散射体密度和减小基体密度可以增加带宽,增大填充率和对散射体适当进行开孔处理可以改善带隙特性。该研究对于解决低频噪声控制问题具有一定参考意义和工程应用价值。
声子晶体 局域共振 带隙机理 低频降噪 隔声 散射体 phonon crystal local resonance band gap mechanism low frequency noise reduction acoustic insulation scatterer 
人工晶体学报
2023, 52(8): 1432
作者单位
摘要
1 沈阳大学机械工程学院, 沈阳 110044
2 沈阳大学师范学院, 沈阳 110044
通过第一性原理计算研究了四种二维双层MoSSe/WSSe范德瓦耳斯异质结的光电性质。声子谱表明四种结构具有可靠的热力学稳定性。根据堆垛方式的不同, 双层MoSSe/WSSe异质结可以是间接或直接半导体。而且, 两种Janus型MoSSe/WSSe异质结具有1.22和1.88 eV的适中带隙、显著的可见光吸收系数、跨越了水氧化还原电位的带边位置。因此, Janus型的MoSSe/WSSe异质结构在光催化水分解领域具有一定的应用前景。
第一性原理计算 Janus二维异质结 光催化水分解 声子色散谱 电子结构 光吸收 first-principle calculation Janus two-dimensional heterostructure photocatalytic water splitting phonon dispersion spectrum electronic structure light absorption 
人工晶体学报
2023, 52(9): 1668
欧鑫林 1,2,*王进 2赵可 1,2
作者单位
摘要
1 西南交通大学物理科学与技术学院, 成都 610031
2 西南交通大学超导与新能源研究开发中心, 成都 610031
MnBi2Te4是首次被发现的一种本征磁性拓扑绝缘体, 具有重要的研究意义。本文通过在MnBi2Te4晶体中进行稀土元素掺杂, 合成了Er掺杂MnBi2Te4晶体, Er原子进入晶格并取代Mn位。在晶体制备过程中, 考虑到目前晶体制备工艺周期较长, 生成物存在Bi2Te3助熔剂等杂质的问题, 对晶体制备工艺进行了优化探索。XRD测试结果表明, 利用改进工艺制备的Er掺杂MnBi2Te4晶体结晶性能良好, 不含杂质相。磁电输运测量结果显示, 少量Er掺杂MnBi2Te4晶体的磁性增强, 掺杂样品在25.2 K发生反铁磁相变。使用原子力显微镜对Er掺杂MnBi2Te4晶体层间距进行了研究, 发现层间距为单层MnBi2Te4的整数倍。通过拉曼测试研究了Er掺杂MnBi2Te4晶体声子振动模式, 结果表明, Er掺杂是调节MnBi2Te4磁性的一种可行方法。
反铁磁拓扑绝缘体 Er掺杂 结晶性 磁性 声子振动模式 MnBi2Te4 MnBi2Te4 antiferromagnetic topological insulator Er doping crystallinity magnetic property phonon vibration mode 
人工晶体学报
2023, 52(9): 1635
徐西坦 1,2黄意博 1,2卢瑶 1,2马若斌 1,2[ ... ]许京军 1,2
作者单位
摘要
1 南开大学物理科学学院&泰达应用物理研究院弱光非线性光子学教育部重点实验室,天津 300457
2 南开大学深圳研究院,广东 深圳 518083
太赫兹波与离子晶体中光学声子耦合形成的受激声子极化激元,为太赫兹波在晶体材料中的传输调控和非线性增强提供了有效途径,进而为强场太赫兹科学技术的发展开辟了新的可能性。从物理概念、实验方案、调控手段等方面简要回顾了受激声子极化激元相关的研究进展,分析了受激声子极化激元作用下太赫兹波对光与物质相互作用机制的影响,展望了受激声子极化激元在未来强场太赫兹科学技术中的发展潜力与应用前景。
太赫兹 受激声子极化激元 传输调控 非线性效应 
中国激光
2023, 50(17): 1714004

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