中红外超强超短激光研究进展（特邀）

近年来,可调谐中红外新波段超强超短激光的出现与迅速发展,开辟了强场物理领域中迄今仍很少探索过的参量空间,为开拓超强超短激光与物质相互作用的新物理、新效应及新应用提供了新机遇。文中总结了中红外超强超短激光近年来的发展趋势与研究方向。针对光参量放大、光参量啁啾脉冲放大、中红外脉冲后压缩以及中红外新型光场调控技术4个研究方向,较全面地分析各自的国内外研究现状,并对未来中红外超强超短激光的发展趋势进行了展望。     

双光场作用下里德堡原子吸收特性的研究

光和物质相互作用的过程可通过密度矩阵方程理 论描述。本文基于光和物质相互作用的密度矩阵方程 理论,模拟研究了双光场作用下梯形三能级里德堡原子系统的吸收特性,发现只有耦合、探 测场强度小于 临界值时,探测吸收呈现共振增强的特性,吸收峰值随着耦合、探测场的增强而增大,当场 强度等于临界 值时,共振吸收达到最大;吸收线宽随探测场增强而增大。场强大于临界值时,吸收峰值减 小,之后随着 场强的进一步增大,探测吸收峰分裂为相对于共振频率对称的双峰结构,双峰间隔随场的增 强而增大,这 归因于强场导致的能级分裂,场强越大,能级分裂间隔越大。双峰位置与EIT系统不同,不 再满足Δ_p＝Ω_c/2。 耦合场越大,双峰位置越接近Δ_p＝Ω_c/2。随着耦合场 的增强,弱探测场时双峰峰值缓慢增大,而强探测场时,双峰峰值缓慢减小。     

双光场作用下里德堡原子的粒子数布居

基于光和物质相互作用的密度矩阵方程理论,模拟研究了双光场作用下阶梯形三能级里德堡原子系统的粒子数布居和吸收特性.发现里德堡能级粒子数布居随探测场失谐量的变化与探测吸收一致.当探测场强度小于耦合场强度时,与耦合吸收关联的两能级粒子数布居随探测场强度增加而减小,而与探测吸收关联的里德堡能级粒子数布居增大.探测场、耦合场强度...     

超短中红外激光脉冲的产生及其发展状况

超短中红外脉冲对研究物理、化学、生物学和半导体内的超快过程等有非常重要的作用。介绍了参量振荡、差频产生、参量放大产生超短中红外激光脉冲的方法,及国内外相关研究的最新进展。     

双光场作用下的粒子数布居反转

采用开放的梯形三能级原子模型及密度矩阵方程理论,数值模拟了不同参数条件下,双色双光场多光子电离过程中粒子数布居随时间的变化。发现两束激光频率失谐量均为零时,基态、第一、第二共振态粒子数布居随时间呈现振幅减小的拉比振荡,第一共振态布居振荡的频率是基态和第二共振态布居振荡频率的两倍,第二共振态和基态之间可存在较大粒子数布居反转,为实现短波长脉冲相干光输出提供了可能,且激光拉比频率越高,布居振荡频率及粒子数布局反转差值越大。两束激光同步作用于系统,亦有利于粒子数布居反转。     

强THz场下GaAs和InSb中瞬态谷间散射和碰撞电离（英文）

运用系宗蒙特卡罗法计算了强THz场作用下,n型掺杂的GaAs和InSb中随时间变化的散射机制以及载流子非线性动力学演变,获取了电子散射至卫星谷并弛豫回原能谷的时间信息,并追踪描绘了载流子瞬态增加的过程,结果同时显示了强场作用下谷间散射是GaAs中的主要散射机制,而碰撞电离则是InSb中的关键因素.此外进一步讨论了这两种机制对于相关物理量:平均动能、平均速度、材料的电导率的影响,结果说明这两种机制导致了非线性效应并在两种材料中起到相反的作用,InSb中碰撞电离的响应时间比GaAs中谷间散射的响应时间更长.该研究结果在THz调制领域有一定的指导意义.     

论红外探测系统的作用距离（下）

红外探测系统包括用于点源目标的探索系统和用于扩展源目标的热成像系统。作为一个系统级的性能描述参数,作用距离可用于表征探测过程的质量。探测器作用距离方程取决于目标是点源还是扩展源,同时还取决于所期望的是辐射能量形式还是光子形式。介绍了不同条件下的作用距离方程。讨论了系统参数（比如光学系统的F／孝、直径和探测器张角等）对搜索系统和热成像系统作用距离的影响。介绍了对红外探测系统作用距离的理解和体会。     

CS_2在超短脉冲作用下的喇曼猝灭

CS_2在超短脉冲作用下,会产生喇曼猝灭,至于产生猝灭的机制,我们将根据实验加以讨论。 实验采用钕玻璃锁模激光器,为获得单横模输出,腔内加φ2毫米的小孔光阑,振荡器在稍微高于阐值运转,输出光方向性为0.5毫弧度。脉冲宽度测量采用双光子荧光方法,测得脉冲宽度为5微微秒。 为了获得较强功率输出,我们将锁模脉冲序列通过两级φ20×500毫米的钕玻璃棒进行放大,输出的脉冲序列经过KDP晶体倍频,变为5295埃的绿光脉冲序列。绿光脉冲序列总能量约0.1焦耳。经f=400毫米透镜聚焦于装CS_210厘米长的样品盒     

压缩光场作用下原子的偶极压缩效应

本文研究了与一单模压缩相干光场发生双光子相互作用的二能级原子的偶极压缩效应,并讨论了光场参数的改变对压缩效应的影响。     

压缩光场作用下原子的偶极压缩效应

本文研究了与一单模压缩相干光场发生双光了相互作用的二能级原子的偶极压缩效应，并讨论了光场参数的改变对压缩效应的影响。     

一种红外双波段衍射望远镜的光学设计（英文）

深入研究了双层谐衍射光学元件,基于衍射效率方程对双层衍射元件的衍射效率进行优化.光学系统在中波红外和长波红外波段的衍射效率均超过了99%,极大地提高了图像的对比度和像质.设计了一款新型的红外双波段衍射望远镜,取得了接近衍射极限的成像质量,易于加工.     

三能级原子作用下光场的压缩和反聚束特性

研究单色场与一串接型三能级原子作用后的非经典特性。从原子场总系统的哈密顿出发采用对角化方法导出总系统的本征能量和本征态。从而得出总系统随时间的演化规律。计算了光场二阶相干度和一对共轭可观察量d_1=a+a~+,d2=-i(a-a~+)的方差随时间的演化。随时间反聚束和聚束交替出现。光场出现压缩态特性,(△d_1)~2<1。讨论了初     

基于频率选择表面的双大气窗口红外隐身研究（英文）

为实现双大气窗口红外隐身,提出了一种新型双阻带频率选择表面(FSS).该结构由三层材料组成:金属四个多路交叉十字型谐振器、金属井字型结构、中间由介质层隔开.仿真结果表明,对于垂直入射波,所提出的双阻带FSS在两个大气窗(3. 0～5. 0μm和8. 0～14. 0μm)内具有较高的反射率,并且透射率被抑制到0. 1以下.研究了入射角、周期大小及介质厚度等对反射率和透射率的影响.在φ=0°时,TE和TM波在的宽入射角θ范围内均显示出良好的传输稳定性.通过FSS在谐振频点的电场及表面电流的分析结果发现,3. 0～5. 0μm的反射是由于电谐振引起的而8. 0～14. 0μm的高反射是由于电谐振与磁谐振共同引起的.     

径向矢量光场在双延迟器作用下的偏振演化

延迟器作为改变光信号偏振态的一种重要光学器件,具有高偏振变换精度、低成本、算法简单等特点,利用一个1/4波片和一个1/2波片组合可实现对径向矢量光场偏振调制的新方法,采用Jones矩阵算法分析了双波片的调制机理,将光场的偏振演化规律在庞加莱球上表示,并通过实验验证理论分析的正确性,研究结果表明:双延迟器结构可实现对径向矢量光场的复杂偏振调控,并获得光强均匀分布、偏振态有规律分布的矢量光束。     

Tm,Ho：KY（WO4）2晶体实现红外激光超短脉冲激光输出

2009年9月,《OPTICS LETTERS》报道了英国圣安德鲁斯大学A.A.Lagatsky,F.Fusari等人利用Tm,HO∶KY（WO4）2晶体实现了3.3ps的红外超短脉冲激光输出。近年来,中远红外激光的研究受到越来越多的关注,已经有脉宽为190fs的Tm：Ho掺杂光纤激光器的报道．虽然该类激光器脉宽窄，但却有一个极大的缺陷，即功率水平太低．     

强光场作用下原子偶极作用的屏蔽效应及其它

采用修饰规范变换理论研究强光场作用下刚性双原子耦合系统,结果表明在激光场作用下,原子偶极作用所引起的效应比没有光场时的效应复杂得多,证明在一定激光强度和一定频差条件下,原子偶极作用消失,即出现屏蔽效应,揭示出系统的频     

局域光场增强的量子阱红外探测器（特邀）

量子阱红外探测器是继碲镉汞红外探测器之后又一重要的可以在中、长波段和甚长波段工作的红外探测器件。它在长波红外探测、多色探测及其焦平面技术方面表现出比碲镉汞红外探测器更具特色的优势,对量子阱红外探测器的研究将在很大程度上推动我国红外探测器技术的发展。这一探测器的突出优势是其材料均匀性好,制备技术成熟。但是由于量子效率偏低,且无法直接吸收垂直入射红外光,所以需要针对不同的红外探测波段,设计和制备各类光栅或微腔结构来进行光耦合及局域光场增强以有效提升探测器性能。如何更有效提升量子阱红外探测器的光耦合效率,降低暗电流,提高器件工作温度是仍然是目前研究的重点。文中着重介绍和总结了近5年来研究的局域光场增强的新型量子阱红外探测器,从提高探测器光耦合效率、降低器件暗电流和提高工作温度等方面重点讨论各种量子阱红外探测器的新结构和新机理,同时展望了这一探测器的未来发展方向。     

基于循环神经网络的超短脉冲光纤放大器模型（特邀）

针对超短脉冲光纤放大器模型复杂,计算难度大等问题,提出了一种基于门控循环单元深度学习的脉冲演化预测方法。利用初始脉冲时域和频域信息,分别训练门控循环单元模型,成功地预测了掺铥光纤放大器中脉冲非线性压缩的过程,与数值计算和实验结果匹配。相比于求解非线性薛定谔方程和能级速率方程两个偏微分方程的方法具有更高的运算速度,有利于优化放大器参数,理解超短脉冲在增益光纤中的非线性动力学过程。     

CMOS兼容的中红外多通道光子晶体传感器（英文）

提出了一种基于光子晶体的二维多通道光学化学传感器。该器件由中心波长为3.3μm的四个腔组成,各通道工作波长间隔为10 nm。该传感器采用800 nm厚的绝缘体上硅材料,可利用标准CMOS技术加工。通过三维时差有限差分法对微腔结构的光学特性进行模拟。每个通道的传输效率为39%,通道之间的传输效率不一致性小于0.25dB。该传感器的功能为检测四氯化碳和苯溶液浓度,其灵敏度为209.2 nm/RIU。