杂化矢量光场的研究进展（特邀）

偏振是光场的一个重要矢量属性。依据空间偏振分布的不同,可以将光场分为标量光场和矢量光场。其中,非均匀偏振分布的矢量光场在光场传播、聚焦、非线性效应等方面表现出一系列有趣的行为,对其进行深入研究具有重要的科学意义和应用价值。一种在同一波阵面上包含不同偏振态的杂化矢量光场,因其比普通矢量光场具有更丰富的偏振特性,自2010年被发现以来,在光通信、光学操控、量子通信等领域中展现诸多诱人的前景,目前已成为光学领域的一个研究热点。综述着重介绍了杂化矢量光的制备以及其在聚焦、传播和非线性光学等方面中的特性和应用。     

C_（60）薄膜双光子光学非线性与双光子跃迁

我们用Ｚ－扫描方法测量了Ｃ６０薄膜在６３３ｎｍ处大的双光子吸收系数β≈５．４ｃｍ／Ｗ，并由此计算了Ｃ６Ｏ薄膜双光子共振三阶非线性极化系数的实部和虚部。与计算的Ｃ６Ｏ分子能级进行比较，讨论了它的共振双光子光学跃迁。     

基于矢量光场的VCSEL数值模型

提出了一种基于矢量光场的氧化层限制型VCSEL的数值模型,在综合考虑激光器中电场方程、热场方程、载流子方程的前提下,采用矢量方程对器件中的光场分布进行描述,计算表明所得结果能够更合理地反映器件实际的工作状态.文中还进一步将上述矢量场方程与传输矩阵法和时域有限差分法相结合,通过计算获得器件中光场的详细信息.     

基于矢量光场的VCSEL数值模型

提出了一种基于矢量光场的氧化层限制型VCSEL 的数值模型,在综合考虑激光器中电场方程、热场方程、载流子方程的前提下,采用矢量方程对器件中的光场分布进行描述,计算表明所得结果能够更合理地反映器件实际的工作状态.文中还进一步将上述矢量场方程与传输矩阵法和时域有限差分法相结合,通过计算获得器件中光场的详细信息.     

联三吡啶铂(Ⅱ)配合物的非线性吸收和光限幅（特邀）

本文总结了2003~2019年报道的联三吡啶铂（Ⅱ）配合物的反饱和吸收或双光子吸收及光限幅研究进展,并对这类配合物的光物理特性,包括基态吸收?激发态吸收?激发态寿命和三重态量子产率?在532 nm的反饱和吸收或光限幅,在近红外光区的双光子吸收,以及构效关系进行了评估。首先介绍了目前光限幅材料和器件的研究现状,对反饱和吸收和双光子吸收材料的基本要求,以及平面正方形铂（Ⅱ）配合物的种类和特性;其次讨论了六个系列联三吡啶类铂（Ⅱ）配合物的反饱和吸收或光限幅及构效关系;随后总结了五个系列联三吡啶铂（Ⅱ）配合物的双光子吸收及结构变化对双光子吸收截面的影响;最后对文献报道的工作进行了小结。根据文献报道的工作发现的一个趋势是:在联三吡啶配体或单齿炔配体上引入取代基可以调节基态和激发态的吸收,特别是在配体上引入给电子基团或增加联三吡啶和其上的芳香环取代基的共平面性会引起基态吸收红移但降低或淬灭激发态的吸收,这样会降低在532 nm的反饱和吸收或光限幅。但是扩展联三吡啶配体上的共轭体系则能大幅提高铂（Ⅱ）配合物的双光子吸收截面,尤其是在联三吡啶配体上引入吸电子的共轭芳香环取代基可以控制基态吸收在500 nm以下,同时保持了在可见光区的长寿命宽幅三重激发态吸收和在近红外光区的中等强度的双光子吸收,这对研制宽幅激光限幅材料有重要意义。     

不同激光脉冲作用下ZnS晶体非线性光学特性

用Z-scan技术在532 nm的皮秒激光脉冲和800 nm飞秒激光脉冲作用下分别研究了ZnS晶体的非线性吸收及非线性折射特性。实验结果表明,ZnS晶体在532 nm的皮秒激光脉冲作用下非线性吸收为双光子吸收,其非线性吸收系数为5.310-11 m/W,在800 nm的飞秒激光脉冲作用下非线性吸收为三光子吸收,非线性吸收系数为0.5910-21 m2/W2;在532 nm皮秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为负,自由载流子产生的非线性折射率的改变占主导,而800 nm飞秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为正,束缚电子产生的非线性折射率的改变为主要因素。     

CdSeS量子点的光学非线性特性研究

以Nd:YAG锁模激光器二倍频532 nm的激光作激发光,利用Z-扫描技术研究了CdSeS量子点的光学非线性特性.实验结果表明,CdSeS量子点在532 nm光激发下具有很大的非线性吸收效应,吸收光谱和荧光光谱表明,CdSeS量子点的非线性吸收效应来自于双光子吸收.与已经有报道的量子点相比较发现CdSeS量子点产生双光子吸收效应的阈值为1.36 GW/cm2,非线性折射率达10-8 esu量级,平均双光子吸收截面为25 960GM.CdSeS量子点的这些优异光学非线性特性可使其广泛地应用在生物成像、荧光标记、全光光开关及光限幅等方面.     

垂直腔的光场调控及其应用（特邀）

垂直腔是激光器、探测器、滤波器、传感器等器件的核心结构,垂直腔的光场分布对激光器、滤波器、传感器等的性能具有重要的影响。垂直腔的结构影响垂直腔的光场分布,从而影响基于垂直腔的器件设计、制作以及其性能。近年来,人们围绕垂直腔的构建及其光场调控做了大量的研究,在理论基础以及器件应用等方面取得了显著进展。首先,介绍了传统上/下分布布拉格反射镜垂直腔的色散特性,和其光场调控的方法以及它们在激光器和滤波器等领域的应用;其次,介绍了基于一维和二维高折射率差亚波长光栅基复合腔的色散特性,和它们在新型激光器和单片集成多波长滤波器阵列等领域的应用;最后,对文章进行总结并展望了垂直腔的新应用。     

基于主动光场调控的超快光纤激光器研究进展（特邀）

综述了近期基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器的研究进展,总结了目前基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器所能实现的基本功能和输出特性,同时介绍了本课题组基于腔内空间光调制器的研究成果,最后对腔内空间光调制器驱动的超快光纤激光器的发展趋势和应用前景进行了展望。     

信息光学成像研究回顾、现状与展望（特邀）

从信息论的视角理解、研究、优化光学成像系统是成像科学自信息论诞生以来的一个重要研究方向,也一直在取得一系列相应的进展。但是,由于传统光学成像系统物面至像面的“固定点到点”所见即所得的图像信息采集模式,使得基于信息论的传统光学成像研究更多的具有理论上的意义,对实际应用系统的优化设计更多的是起到锦上添花的作用,难以在成像功能上有实质性的突破。随着现代光场调控技术和基于光场高阶关联的新概念光学成像技术的突破性进展,目前已经能够在成像过程中利用可控的光场时空涨落对目标图像进行编码,这对从信息论的角度理解和优化光学成像系统提出了迫切的需求,同时也为信息光学成像这一研究方向提供了全新的发展机遇。文中将回顾自信息论提出的半个多世纪以来信息光学成像的国内外发展历史,并结合目前光学成像的最新进展讨论其若干研究现状和可能的发展趋势。     

配合物[{Ni（mnt）2}2][Na2（benzo—15—crown—5）3（H2O）2]的？…

合成了配合物〔｛Ｎｉ（ｍｎｔ）２｝２〕〔Ｎａ２（ｂｅｎｚｏ－１５－ｃｒｏｗｎ－５）３（Ｈ２Ｏ）２〕,并且测试了这种配合物的非线性吸收系数β＝２．４ｃｍ／ＧＷ,探讨了非线性吸收产生的机理为双光子吸收。     

高效有机非线性光学材料特性的光谱分析

采用了纳秒Nd∶YAG激光器为激发光源泵浦有机分子材料粉末,OMA 系统探测散射光谱的方法,研究材料的非线性光学特性。采集了双氰基为电子受体基团,二甲氨基为电子给体基团,分别以苯基多烯和吡嗪基团为共轭体系构成生色团有机分子材料的散射光谱。比较了线型和Λ型结构以及不同共轭桥对分子内电荷转移效率的影响。观察到D2π2A 线型结构具有较高的倍频转化效率,二阶非线性极化率大;双共轭桥Λ 型结构具有较高的双光子吸收效率,三阶非线性极化率较高。苯基多烯为共轭桥比二氮环庚烷具有更高的分子内电荷转移效率。     

水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性研究

以Nd:YAG锁模激光器二倍频532 nm激光为泵浦光,用Z-扫描技术详细研究了水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性.实验结果表明,ZnS:Mn量子点对532 nm的光存在明显的双光子吸收.重点研究了在双光子吸收区ZnS:Mn量子点的非线性吸收和非线性折射,求解了不同入射光强下ZnS:Mn量子点的双光子吸收系数、双光子吸收截面、非线性折射率以及三阶非线性极化率,计算得到双光子吸收截面的最大值达10650×1050 cm4·s·photon-1,平均非线性折射率为8.22×10-20 m2·W-1.分析表明,ZnS:Mn量子点具有长波长的荧光发射、优良的光化学稳定性以及较小的双光子吸收截面,这些特性使其有可能成为双光子荧光分子探针.     

红外气动光学效应研究进展与思考（特邀）

红外成像探测技术是精确制导的重要手段,随着导弹武器向超音速、高超音速方向发展,红外成像探测装置的工作环境更为恶劣。高速飞行条件下恶劣的气动力热环境使红外窗口的结构安全面临极大挑战,激波、窗口等高温辐射源的辐射干扰严重影响红外探测能力,流场和窗口的传输效应降低了探测制导精度。气动光学效应是高速红外探测与传统红外探测的本质的区别,也是决定红外探测应用于高速导弹可行性的关键因素。文中主要介绍了高速红外成像探测的气动力热效应、热辐射效应和传输效应及其影响,阐述了气动光学效应在机理研究、试验研究、数值模拟和抑制校正技术方面的进展,最后给出了高速红外探测气动光学效应研究的思考与建议。     

双光子吸收染料HMASPS上转换及非线性吸收性能的研究

从实验上研究了一种染料trans 4 [p (N hydroxyethyl N methylamino)styryl] N methylpyridinium p toluenesulfonate(简称HMASPS)双光子抽运的频率上转换及双光子吸收引起的非线性吸收情况。当抽运功率密度超过一定阈值时 ,染料发出超辐射荧光。测量了从 90 0～ 115 0nm抽运波长范围的荧光激射上转换效率和 72 0～ 110 0nm范围的非线性吸收情况。在 92 0nm处具有最大有效双光子吸收截面 44 3× 10 -4 8cm4 s/ photon ,在 10 6 4nm处为2 77× 10 -4 8cm4 s/photon。最高上转换效率 7%位于 990nm ,而在 10 6 4nm为 4 3%。     

Ni(mpo)2的近双光子共振光学非线性特性的研究

采用脉冲宽度为7ns、波长为532nm的激光束，首次利用Z-扫描技术测量了新型功能配合物材料Ni（mpo）2[分子式C10H8N2NiO2S2]的非线性吸收系数和非线性折射系数。用粒子数重新布居模型，合理地解释了非线性吸收和非线性折射的产生机理：非线性吸收来自于近共振双光子吸收，而非线性折射是由于近共振双光子吸收造成的折射加强。非线性吸收系数和非线性折射系数随光强的增大而线性减少是近共振双光子吸收引起粒子斯雷斯布屠的结果。     

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。     

二维有机-无机杂化钙钛矿非线性光学研究进展（特邀）

自从钙钛矿材料问世以来,有机-无机杂化钙钛矿材料在近数十年的时间得到了蓬勃发展。二维（2D）有机-无机杂化钙钛矿是由典型的无机八面体框架以及不同的有机阳离子构成,其具有本征的量子阱结构和有趣的光电特性,也因此在发光、传感器、调谐、光伏体系以及通讯设备等领域引起了人们的密切关注。低成本、可溶液法制备、以及可替换的有机阳离子等特性使二维杂化钙钛矿在光学和光子应用中具有灵活的层间距,层数和可变的晶格扭曲,从而实现可调节的框架以及在光学和光子学应用中的高调节度。尤其地,它们也表现出突出的二阶、三阶和高阶非线性光学特性,例如在激光脉冲激发下的二次谐波产生（SHG）、太赫兹 、双光子吸收（2PA）和饱和吸收（SA）和三光子吸收（3PA）等。讨论了具有不同结构特点的二维杂化钙钛矿的构建,并重点介绍了这些二维杂化钙钛矿在线性和非线性光学领域地特性和应用。最后,对二维杂化钙钛矿的研究现状进行了评估,并对其未来发展进行了展望。     

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。     

太赫兹计算层析成像研究进展（特邀）

太赫兹波作为一种穿透性强、具有非电离性和惧水性的电磁波,可以穿透多种非金属、非极性介质材料。太赫兹计算层析成像技术基于傅里叶中心切片定理和直线传播模型,通过记录不同投影角度下的强度数据,采用滤波反投影等重建算法获得样品三维吸收系数分布和内外部结构信息分布。随着太赫兹成像器件的不断发展和应用场景的拓展,已发展出多种照明模式、成像光路和重建算法,并已在文物保护、骨密度测量和无损检测领域开展了应用探索。概述太赫兹计算层析技术的基本原理,并从提高重建质量、分辨率和采集效率三方面具体介绍太赫兹计算层析成像技术的最新研究。