摘要：光学谐振腔是现代光学的基础性器件.本文从最常见的共焦腔出发,分别从代数解析和几何拓扑的角度解释了其稳定性随参数变化而发生突变的现象,给出了突变的数学原因和物理原因.从数学的角度看,共焦腔稳定性突变是因为反三角余弦函数的函数值在传统的定义域以外由复数向实数的突变;从几何拓扑的角度看,根据光线在腔内的传播路径定义拓扑荷,由于只有拓扑荷为零的腔是稳定的,且拓扑荷的变化是量子化的,因此共焦腔的稳定性发生突变.并根据其突变原因设计由双非稳腔组合的耦合腔,重新构建拓扑荷,实现了新的稳定腔,并且在其中发现了单腔中没有的新模式.

摘要：随机激光器因其具有较低的空间相干性、设计灵活、结构简单等优势在无散斑成像、生物传感、信息安全、光电器件设计等领域有很好的应用前景.近年来,研究者越来越重视对随机激光器输出性能的调控,以进一步满足其在不同领域的实际应用需要.因此,深入理解随机激光的工作机制,总结随机激光光场的调控方法,对该领域的发展具有重要的指导意义.本文回顾了随机激光器的发展历程,讨论了随机激光器的工作机制,系统地综述了输出性能可调控的随机激光器的研究进展.最后提出了随机激光器在不同领域的应用前景和挑战,并对随机激光的性能调控和应用进行了展望.

摘要：基于太赫兹反射时域光谱技术,分别利用迭代算法和遗传算法提取葡萄糖多晶太赫兹频段的两个光学参数,即折射率和吸收系数,并将遗传算法与迭代算法进行对比分析。研究结果表明:当将利用弱吸收近似条件所获得的光学参数作为迭代算法的初始值时,采用迭代算法可以提高计算效率。然而,迭代算法对初始值敏感,当初始值偏离实际值较大时,迭代算法不能保证获得较高精度的光学参数;遗传算法通过参数编码、初始种群、遗传操纵、参数控制和条件约束等设计,保证了算法的收敛性和种群多样性。而且,遗传算法的最优解并不依赖于初始种群。与迭代算法相比,采用遗传算法所获得的物质的光学参数拥有更高的精度。因此,在基于THz光谱技术提取物质的光学参数时,本文建议采用智能优化的算法,这样可以获得高精确度的光学参数。

摘要：为了提高扫描全息成像系统的分力,理论分析和实验研究了对系统起重要作用的编码孔径—菲涅耳波带板的衍射问题。对波带板的菲涅耳衍射积分方程进行了数值求解,计算时考虑了透镜的位相调制作用。为了使分析问题简化,通过对比有透镜时波带板的衍射强度分布,求解出无透镜时具有相同分布的等效距离,同时引入了菲涅耳虚衍射面的概念。为了定量描述波带板的衍射效应,定义了临界衍射距离。实验结果表明:当波带板环数为10环、半径为0.75 cm,透镜焦距为7 cm时,临界衍射距离约为16 cm。若其它条件不变,增大透镜焦距或增加波带板环数,临界衍射距离均增大。等效距离的引入简化了复杂的含透镜系统的分析,临界衍射距离的提出量化了系统参数对衍射效应的影响。研究结果对扫描全息成像系统的结构设计具有指导意义。

摘要：利用受激布里渊散射放大时抽运光与种子光可以有一时间延迟的特性,设计了一个同轴传播正交偏振双脉冲序列的偏振控制装置,使同轴传播的两个正交偏振脉冲光束在放大时具有相同的偏振态,从而实现了两束光的抽运放大.

摘要：固态单光子发射体结合了原子优异的光学性质(如高可靠性、高效率等)和固态系统的便利性与可扩展性,在可扩展光量子信息技术中扮演着重要角色。然而,真空中固态单光子发射体所发出的单光子具有自发辐射速率低、各向同性发射、发射光的偏振状态随机等不足,这极大地限制了其应用。金属微纳结构支持的表面等离激元具有巨大的场增强和亚波长的场束缚效应,因此国内外研究者设计了各种各样的金属微纳结构来操控单光子发射体的辐射。本研究综述了金属微纳结构在单光子发射体自发辐射增强、准直辐射、辐射偏振操控等方面的研究进展,重点比较了性能指标并分析了操控机制。最后,对金属微纳结构操控单光子发射体辐射的挑战和发展进行了展望。

摘要：考虑到位于两物质界面上的超界面对光线传播行为的影响,从费马原理和麦克斯韦方程组两种角度出发,推导了可用于相位突变界面的广义反射与折射定律.该定律在界面上对光波的相位改变量为零的情况下,回归为通常的反射定律和折射定律.同时,本文还利用广义的折射定律和反射定律给出了全反射和全透射发生的条件,简要讨论了介质折射率、界面性质等因素对光传播行为的影响,发现利用广义的反射定律和折射定律可以实现对光波的随意控制,以此为基础可以设计用于不同场合的性能优良的光学器件.

摘要：超薄二维金属有机框架(Two-dimensional metal-organic frameworks(2D MOFs))具有较大的比表面积和开放的催化活性中心,在电催化反应中具有潜在的应用价值.本工作报道了一种溶剂热法制备的具有开放位点的超薄2D Ni–MOF纳米片阵列及其在电催化苯甲醇氧化(Electrocatalytic benzyl-alcohol oxidation(EBO))方面的应用.作为一种高性能的EBO电催化剂,2D Ni–MOF表现出较低的过电位和优异的化学耐久性,仅需要约1.50 V的电位即可达到250 mA cm^(−2),苯甲醇氧化效率达85%.2D Ni–MOF纳米片阵列相比于同样具有超薄结构的2D Ni(OH)_(2)纳米片阵列,反应过电势降低约35 mV(@50 mA cm^(−2)),具有更快的反应动力学.在同一恒电位下进行苯甲醇氧化反应时,具有更高的响应电流,并且在连续电解20000 s后,可保留25 mA cm^(−2)的电流密度,接近Ni(OH)_(2)纳米片的两倍,表现出更优异的电催化活性.Ni–MOF纳米片中的Ni具有更高的氧化态,在EBO反应中更容易转化成活性位点NiOOH,使得其在更低的电位下能有效催化苯甲醇的电氧化反应.这一结果为进一步设计高性能电催化苯甲醇氧化反应电催化剂提供新的视角.

摘要：基于二维过渡金属硫化物(Transition Metal Dichalcogenides,TMDs)的二次谐波发射体得益于高的二阶非线性极化率和原子薄的厚度,成为集成非线性光子器件领域一种理想的候选材料.但是,二维TMDs材料的二次谐波转化效率受限于其弱的光与物质相互作用强度,阻碍了其在非线性光学器件上的应用.本综述聚焦于微纳结构调控二维TMDs材料二次谐波产生的物理机制和调控手段,首先简述二次谐波非线性光学的基础理论;然后讨论二维TMDs材料二次谐波的性质;之后回顾近年来微纳结构调控二维TMDs材料二次谐波产生的研究工作,如孔洞微腔、光子超表面、等离激元谐振器以及波导等;最后进行总结并对该领域未来的发展进行展望.了解二维TMDs材料的二次谐波的性质,理解微纳结构调控二次谐波的机理,对于二维TMDs材料在片上非线性光学器件的设计和研发具有重要的意义.

摘要："墨子"号量子科学实验卫星的发射,进一步吸引了人们对量子通信的关注.自1984年IBM的Bennett和加拿大蒙特利尔大学的Brassard提出第一个量子密钥随机分配协议以来,量子通信能否进行机密信息的安全直接传输一直是困扰量子通信界的一个难题.2000年,清华大学龙桂鲁等萌芽了量子安全直接通信的初步思想,随后的几年,我们建立了量子安全直接通信的完整理论,创建了4个判据,构造了2个最早期完整的量子安全直接通信代表性方案,为量子安全直接通信方案设计及其应用提供了物理原理依据,吸引了众多学者的关注与投入,促进了这一领域的发展.本文首先以第一个量子秘钥随机分配协议为例介绍量子通信如何为经典保密通信服务;随后,以最早期完整的2个量子安全直接通信方案为基础,阐述了为什么可以进行量子安全直接通信,并介绍量子安全直接通信的物理原理.