超快光學(xué)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
超快光學(xué)的實(shí)例教程
目前，超材料、無機(jī)多層結(jié)構(gòu)、納米粒子嵌入結(jié)構(gòu)、多孔聚合物薄膜等均被設(shè)計(jì)用于PRC領(lǐng)域，并且獲得了高效的PRC效率。為了應(yīng)對(duì)多變的天氣，制冷效率的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)顯得尤為重要，但目前僅有少數(shù)能夠通過溫度或液體浸潤(rùn)來實(shí)現(xiàn)PRC效率調(diào)節(jié)的相關(guān)報(bào)道。然而，這些動(dòng)態(tài)PRC材料的響應(yīng)性因素在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中具有不可預(yù)測(cè)性以及不穩(wěn)定性，且切換速度非常有限。為了滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，實(shí)現(xiàn)PRC材料冷卻效率的超快和穩(wěn)定按需控制是極其必要的，但具有挑戰(zhàn)性。
聚合物分散液晶(PDLC)內(nèi)部呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，通過電場(chǎng)能夠?qū)σ壕⒌闻c聚合物基質(zhì)間的折射率匹配性進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)薄膜光學(xué)性能變化。由于制備簡(jiǎn)單且成本低，PDLC在動(dòng)態(tài)光學(xué)調(diào)節(jié)窗、建筑墻壁、投影屏幕等方面得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上，PDLC的聚合物基體在紅外區(qū)域具有特殊的化學(xué)鍵振動(dòng)，有望在大氣窗口范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的紅外熱發(fā)射，這在過去的研究中顯然被忽視了，有待于進(jìn)一步的探索。
中國(guó)PDLC薄膜的工作原理示意圖
02
成果掠影
近日，北京大學(xué)楊槐教授與湘潭大學(xué)謝鶴樓教授合作，通過分子設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)的PDLC基體中引入具有中紅外發(fā)射能力的可聚合單體并調(diào)控基體的微觀結(jié)構(gòu)，首次提出了一種電控PRC智能窗，在單一薄膜中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)輻射冷卻和太陽光調(diào)制。通過給定電壓控制入射太陽光的總量，以毫秒級(jí)的響應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)了熱量的按需多級(jí)管理 。該工作有望為先進(jìn)光學(xué)器件和節(jié)能設(shè)備的設(shè)計(jì)提供新的啟示。
展開 引言
光學(xué)頻率梳以不連續(xù)的等間隔頻率發(fā)射光脈沖，是現(xiàn)代頻率計(jì)量學(xué)，精密光譜學(xué)，天文觀測(cè)，超快光學(xué)和量子信息的基礎(chǔ)。但是，無論是在微腔還是纖維腔中決定結(jié)構(gòu)的激光腔內(nèi)的色散通常難以用電場(chǎng)調(diào)諧。這種電動(dòng)控制可以將光學(xué)梳齒和光電子相連，使得一個(gè)諧振器中的各種梳狀輸出具有快速和方便的可調(diào)性。由于其卓越的費(fèi)米-狄拉克可調(diào)性和超快的載流子遷移率，石墨烯具有復(fù)雜的光色散，可通過柵極電壓進(jìn)行調(diào)整。這帶來了光電子技術(shù)的進(jìn)步，如調(diào)制器，光電探測(cè)器和可控等離子體激元。
成果簡(jiǎn)介
近日，來自成都電子科技大學(xué)的姚佰承（通訊作者）的團(tuán)隊(duì)在Nature發(fā)表了題為Gate-tunable frequency combs in graphene–nitride microresonators的文章，通過將柵極可調(diào)光導(dǎo)與氮化硅光子微諧振器耦合，從而通過改變費(fèi)米能級(jí)來調(diào)制其二階和更高階色散來證明石墨烯基光學(xué)頻率梳的門控腔內(nèi)可調(diào)諧性。他們實(shí)現(xiàn)了雙層離子凝膠門控晶體管，以在單電壓電平控制下調(diào)節(jié)石墨烯0.45-0.65電子伏特范圍內(nèi)的費(fèi)米能級(jí)。他們進(jìn)一步證明了從周期性孤子晶體到具有缺陷的晶體的電壓可調(diào)諧轉(zhuǎn)換，這種結(jié)合了單原子層納米科學(xué)和超快光電子的異質(zhì)石墨烯微腔將有助于提高我們對(duì)動(dòng)態(tài)頻率梳和超快光學(xué)的理解。
圖文導(dǎo)讀
圖1：柵極可調(diào)石墨烯氮化物異質(zhì)微腔的概念設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
a: GMR的示意結(jié)構(gòu)，氮化硅用灰色表示；
b: 石墨烯-氮化物異質(zhì)波導(dǎo)的電場(chǎng)分布；
c: 光學(xué)顯微照片顯示母線波導(dǎo)（紅色箭頭），環(huán)形諧振器和Au/Ti金屬化圖案；
d: 根據(jù)其費(fèi)米能級(jí)計(jì)算石墨烯的速度色散和三階色散。
展開 摘要
隨著超快光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射超短脈沖已成為一項(xiàng)越來越重要的任務(wù)。為此，通常使用帶有金屬或電介質(zhì)層鍍膜的鏡子。因此，研究所選類型的反射鏡對(duì)傳播脈沖特性的影響具有特別重要的意義。在這個(gè)用例中，我們以鍍銀鏡和高反射（HR）介質(zhì)涂層鏡為例，通過比較系統(tǒng)中的脈沖傳播來說明這種效果。
建模任務(wù)
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—元件
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—探測(cè)器
總結(jié)—元件
光線和場(chǎng)追跡結(jié)果
脈沖評(píng)估——銀鏡振幅
脈沖評(píng)估-銀鏡半高全寬
脈沖評(píng)估——鏡面振幅
脈沖評(píng)估——介質(zhì)鏡半高全寬
不同反射鏡類型的最終脈沖比較
100fs脈沖的結(jié)論
?眾所周知，金屬表面整體上具有較低的色散效應(yīng)，因此銀涂層可以很好地保持脈沖持續(xù)時(shí)間，但反射率較低。
?HR介電TiO2-SiO2涂層保持峰值和半高全寬相當(dāng)穩(wěn)定，因?yàn)樵谄湓O(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)使用時(shí)，色散效應(yīng)幾乎為零。
30fs脈沖的結(jié)論
?對(duì)于較短的脈沖持續(xù)時(shí)間，所研究的HR電介質(zhì)涂層產(chǎn)生加寬的半高全寬和降低的峰值振幅。
VirtualLab Fusion技術(shù)
文檔信息
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隨著超快光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射超短脈沖已成為一項(xiàng)越來越重要的任務(wù)。為此，通常使用帶有金屬或電介質(zhì)層鍍膜的鏡子。因此，研究所選類型的反射鏡對(duì)傳播脈沖特性的影響具有特別重要的意義。在這個(gè)用例中，我們以鍍銀鏡和高反射（HR）介質(zhì)涂層鏡為例，通過比較系統(tǒng)中的脈沖傳播來說明這種效果。
建模任務(wù)
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—元件
系統(tǒng)構(gòu)建模塊—探測(cè)器
總結(jié)—元件
光線和場(chǎng)追跡結(jié)果
脈沖評(píng)估——銀鏡振幅
脈沖評(píng)估-銀鏡半高全寬
脈沖評(píng)估——鏡面振幅
脈沖評(píng)估——介質(zhì)鏡半高全寬
不同反射鏡類型的最終脈沖比較
100fs脈沖的結(jié)論
?眾所周知，金屬表面整體上具有較低的色散效應(yīng)，因此銀涂層可以很好地保持脈沖持續(xù)時(shí)間，但反射率較低。
?HR介電TiO2-SiO2涂層保持峰值和半高全寬相當(dāng)穩(wěn)定，因?yàn)樵谄湓O(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)使用時(shí)，色散效應(yīng)幾乎為零。
30fs脈沖的結(jié)論
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隨著超快光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射超短脈沖已成為一項(xiàng)越來越重要的任務(wù)。為此，通常使用帶有金屬或電介質(zhì)層鍍膜的鏡子。因此，研究所選類型的反射鏡對(duì)傳播脈沖特性的影響具有特別重要的意義。在這個(gè)用例中，我們以鍍銀鏡和高反射（HR）介質(zhì)涂層鏡為例，通過比較系統(tǒng)中的脈沖傳播來說明這種效果。
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系統(tǒng)構(gòu)建模塊—探測(cè)器
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光線和場(chǎng)追跡結(jié)果
脈沖評(píng)估——銀鏡振幅
脈沖評(píng)估-銀鏡半高全寬
脈沖評(píng)估——鏡面振幅
脈沖評(píng)估——介質(zhì)鏡半高全寬
不同反射鏡類型的最終脈沖比較
100fs脈沖的結(jié)論
?眾所周知，金屬表面整體上具有較低的色散效應(yīng)，因此銀涂層可以很好地保持脈沖持續(xù)時(shí)間，但反射率較低。
?HR介電TiO2-SiO2涂層保持峰值和半高全寬相當(dāng)穩(wěn)定，因?yàn)樵谄湓O(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)使用時(shí)，色散效應(yīng)幾乎為零。
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?對(duì)于較短的脈沖持續(xù)時(shí)間，所研究的HR電介質(zhì)涂層產(chǎn)生加寬的半高全寬和降低的峰值振幅。
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超快光學(xué)的最新內(nèi)容
摘要
隨著超快光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射超短脈沖已成為一項(xiàng)越來越重要的任務(wù)。為此，通常使用帶有金屬或電介質(zhì)層鍍膜的鏡子。因此，研究所選類型的反射鏡對(duì)傳播脈沖特性的影響具有特別重要的意義。在這個(gè)用例中，我們以鍍銀鏡和高反射（HR）介質(zhì)涂層鏡為例，通過比較系統(tǒng)中的脈沖傳播來說明這種效果。
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隨著超快光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射超短脈沖已成為一項(xiàng)越來越重要的任務(wù)。為此，通常使用帶有金屬或電介質(zhì)層鍍膜的鏡子。因此，研究所選類型的反射鏡對(duì)傳播脈沖特性的影響具有特別重要的意義。在這個(gè)用例中，我們以鍍銀鏡和高反射（HR）介質(zhì)涂層鏡為例，通過比較系統(tǒng)中的脈沖傳播來說明這種效果。
頻譜圖在聲學(xué)中很常見，但有時(shí)也用于光學(xué)，特別是在超短脈沖的情況下（→超快光學(xué)）。基本思想本質(zhì)上是顯示一種與時(shí)間相關(guān)的頻譜：將傅里葉變換應(yīng)用于信號(hào)的不同時(shí)間部分。從數(shù)學(xué)上講，這會(huì)產(chǎn)生以下形式的信號(hào)
S(ω,t)=|∫?∞+∞E(τ)g(τ?t)eiωτdτ|2
E(t)正在研究的信號(hào)(例如脈沖的電場(chǎng))，和g(t)是一個(gè)基函數(shù)，其可以例如具有高斯形狀。
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隨著超快光學(xué)領(lǐng)域新技術(shù)的出現(xiàn)，向目標(biāo)發(fā)射超短脈沖已成為一項(xiàng)越來越重要的任務(wù)。為此，通常使用帶有金屬或電介質(zhì)層鍍膜的鏡子。因此，研究所選類型的反射鏡對(duì)傳播脈沖特性的影響具有特別重要的意義。在這個(gè)用例中，我們以鍍銀鏡和高反射（HR）介質(zhì)涂層鏡為例，通過比較系統(tǒng)中的脈沖傳播來說明這種效果。
來源 | Advanced Functional Materials
01
背景介紹
被動(dòng)輻射冷卻(PRC)材料能夠在零能量輸入的情況下，通過8~13 μm范圍內(nèi)的大氣透明窗口持續(xù)向寒冷的外太空散熱，有利于降低全球能耗，因而在建筑制冷、人體熱量管理、光伏設(shè)備制冷、發(fā)電和水回收等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景
他們進(jìn)一步證明了從周期性孤子晶體到具有缺陷的晶體的電壓可調(diào)諧轉(zhuǎn)換，這種結(jié)合了單原子層納米科學(xué)和超快光電子的異質(zhì)石墨烯微腔將有助于提高我們對(duì)動(dòng)態(tài)頻率梳和超快光學(xué)的理解。
