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第86期泰山科技论坛:中外专家齐聚一堂 带你领略光折变光子学的魅力

发布时间:2017-08-02   来源:学会部   作者:夏峰 苏芳晨   浏览次数:951

  7月18日~20日,由山东省科协主办,山东物理学会、青岛市物理学会、南开大学、青岛大学承办的第86期泰山科技论坛在青岛市举行。共有来自12个国家31个科研机构的70余名专家学者参会。与会代表就波耦合效应及其应用、光与物质非线性相互作用及其应用、材料工程与光子学微结构、光折变光子晶格、数字光折变光子学、新型光折变效应等主题进行报告和讨论。

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论坛现场

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参会国内外专家合影

  法国洛林大学的Hassan Oukraou认为,光折射光诱导波导是用于测试集成光学中新颖功能的平台,这种想法的灵感来自于量子物理过程的类比以及涉及量子类比的“经典”验证。对于后者的来源,可以理解成,波从一个波导到另一个波导的传播是通过渐逝耦合的波,它类似于量子群体动力学过程。这两个过程都可以被薛定谔方程描述。在这个工作中,使用Sr0.61 Ba 0.39Nb 2 O 6(SBN)晶体并利用控制光的横向照明的方法,让晶体中形成偏电压。Hassan Oukraou早期的研究还涉及由具有相同传播常数β(相当于共振转移)的波导和它们之间的绝热演化的耦合常数组成的结构。例如,在由11个波导或新型宽带分束器组成的系统中,模拟出“受激拉曼绝热通道”(STIRAP)的结果被实验证明。Hassan Oukraou讨论了附加控制参数的作用,以及所涉及的波导传播常数(与有效折射率成比例)的失谐。引入绝热演变这一参数会导致丰富的新功能。实例是与之相关的波导结构与宽带定向耦合器、宽带50:50分束器的“快速绝热通道”(RAP)和“双态STIRAP”的量子过程的联系。

  来自于莫济里国立师范大学的Stanislav M. Shandarov作了题为《压电和挠曲电效应对光敏晶体的波混合影响》的报告,主要阐明了由于压电陶瓷的逆压电效应和挠曲效应导致光和光折变中光强分布的非均匀性,而这种光折变全息图的非均匀电场可能伴随着弹性场。Stanislav M. Shandarov描述了在无对称中心的无限晶体和半无限晶体中,与这种弹性场的发生有关的主要现象。考虑弹性场对光频摄动的贡献,一是确定了晶体的介电张量,它是传统电光晶体的附加张量。二是对压电元件有贡献的弹光效应,这是著名的光电效应的前身。在铁电光折变晶体,如BaTiO3光栅矢量方向上,甚至可能会高于光电效应。

  美国国家科学院物理研究所的Serguey Odoulov 介绍,Sn2P2S 6:Sb(SPS)是一种快速且高效的光折变晶体, SPS传输的时间变化是在10个数量级的时间范围内测量的。Serguey Odoulov通过实验研究了从10~9秒到10秒的时间间隔内,-109℃~40℃的温度范围内,针对激发和测试辐射的不同强度,用绿光脉冲照明20纳秒后,观察SPS在633 nm处的传输变化。先用1纳秒的绿光脉冲照射样品后,再用红色激光二极管光束照射。此测量过程揭示了一系列暗化和漂白过程,这些过程对预照明和测试光束的强度、样品温度敏感,或对两者都敏感。SPS红光敏感度达到800nm。它的响应可以通过白光的预照明增强,其增益取决于记录强度。这可以识别它们自身在传输过程中表现出来的特殊非线性过程。光折变和EPR数据的比较可以识别Sb为次要的光致敏化光折变中心。

  奥斯纳布吕克大学的Stefan Nolte作了题为《LiNbO3晶体亚皮秒脉冲动态光栅介质中的能量转移》的报告,估算了在LiNbO3晶体中亚皮秒脉冲耦合的强度大小,并且建立在相互作用脉冲之间能量再分配中起重要作用的波混频过程。研究发现,在一致的可见光谱范围内,不同能量脉冲之间、不同频率脉冲之间或者是不同能量脉冲与不同频率脉冲之间的能量传递。名义上,未掺杂的LiNbO3旨在揭示这一新特征,此新特征能够区分能量传递与连续激光光束的瞬态和稳态耦合。LiNbO3作为一种铌、锂和氧的化合物,能够实现超短飞秒激光脉冲间的直接能量交换。LiNbO3晶体具有多个相当明显的非线性光学性质。除了瞬时高频克尔效应和双光子吸收效应,还有一些固有的非线性效应,包括由于光致激发的自由载流子和各类极化子所决定的性质。这是第一次在这种晶体中发现已有的记录光折变非线性性质和光栅辅助强度重分布的研究。

  东京电气通讯大学的Yasuo Tomita认为在三个空间维度上限制光激发的电子-空穴对的半导体量子点是很有前景的一个方向。2005年,Yasuo Tomita和他所在的研究小组提出了全息记录半导体QD分散纳米复合膜中的非线性光子晶格结构,其双稳态/多稳态运算的可能性。之后,又成功地展示了以高达0.34vol%的浓度分散在CdSe量子点的光聚合纳米复合膜中固定布拉格光栅结构的全息结构。分散在CdSe量子点上的均匀固化的纳米复合材料膜的非线性光学响应浓度高达0.91 vol%。Yasuo Tomita最新的研究描述了制备光聚合无-有机纳米复合膜作为NPC的非线性光学模板,CdSe QD浓度高达6.8vol%,这比以前的研究高出约7倍。Yasuo Tomita最后还描述了呈现级联五阶光学非线性现象的均匀固化纳米复合膜瞬态和稳态的非线性光学性质,并应用Z扫描测量,退化多波混频(DMWM)和飞秒泵浦探头测量,以评估瞬态和稳态响应中的吸收和折射非线性效应。

  东南大学的顾兵教授认为,到目前为止大多数关于非线性偏振旋转和空间自相位调制(SSPM)效应的研究都被认为是具有均匀极化标量光场的激发。值得注意的是,具有非均匀极化的圆柱矢量光束激发了许多新颖的非线性光学效应,如二次谐波,矢量自衍射和光学限制。最近,顾教授发表了由径向偏振光束引起的偏振各向异性克尔非线性效应,系统地研究了自衍射行为对光学非线性和非线性相移物理起源的依赖性,证明了通过调整各向同性光学非线性的幅度可以操纵混合极化矢量束的SSPM强度模式、SoP分布和SAM通量。通过各向同性克尔非线性响应,观察了椭圆偏振矢量光束的径向变异非线性偏振旋转。此结果可能会在非线性机制分析,非线性表征技术和SAM操作中得到广泛的应用。

  光折射矿物晶体Bi12SiO20(BSO)、Bi12GeO20(BGO)和Bi12TiO20(BTO)被发现可以应用在许多全息器件中。莫济里国立师范大学的Vasiliy Shepelevich介绍,这是由于晶体的高光敏性和其它独特属性所引起的。为了提高这些晶体在实际使用中的有效性,在结晶样品厚度内两列波的相互作用中,物体光波的增益依赖性也具有很重要的研究前景。报告主要在立方光折变晶体Bi12GeO20的有效厚度内进行两波相互作用下物体波增益关系的实验研究,这项实验研究仅使用一个切割晶体样品。结果表明:将逆压电和光弹性效应以及传统的光电效应考虑在内,所得到的实验结果便可以从理论上得到合理的解释。压电效应的夹杂物使BTO晶体在全息应用中得到了最有效的使用。因此,在研究晶体中两波相互作用的最佳条件时,应该将压电效应考虑在内。


编辑:宋东晓  审核:丁锐