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有关微腔非线性光学的研究
左图:表面二次谐波效应示意图;右图:光学微腔增强表面非线性效应。 二阶非线性光学效应是现代光学研究与应用中最基本、最重要的非线性光学过程之一,被广泛地用于实现频率转换、光学调制和量子光源等。由于结构反演对称性的限制,常用的硅基光子学材料往往不具备二阶非线性电偶极响应。借助材料的表面或界面,这种反演对称性可以被打破,进而诱导出二阶非线性光学响应。然而,传统的表/界面非线性光学研究存在两个重要挑战:一是非线性转换效率极低,即使在高强度的脉冲光激发下也仅能产生极少量的二阶非线性光子;二是体相电四极响应严重地干扰表面对称性破缺诱导的非线性信号分析。 该项工作中,北京大学课题组利用超高品质因子回音壁光学微腔极大增强光与物质相互作用的优势,在二氧化硅微球腔中获得了高亮度的二次谐波和二次和频信号。为了充分发挥微腔“双增强”效应,研究人员发展了一种动态相位匹配方法,利用光学微腔中热效应和光学克尔效应的相位调制,高效地实现了基波和谐波信号同时与微腔模式共振。实验上获得的二次谐波转换效率达0.049% W-1,相比传统表面非线性光学,该效率增强了14个数量级。左图:实验获得的激发光和二次谐波光谱图;右图:动态相位匹配过程二次谐波功率变化。 研究人员进一步通过对基波偏振和二次谐波模式场分布的测量分析,成功提取得到只有表面对称性破缺诱导的非线性信号,排除了体相电四极响应的干扰。这种表面对称性破缺诱导的非线性信号有望作为一种超高灵敏度的无标记“探针”,用来检测和研究材料表面分子的结构、排布、吸收等物理与化学性质,为表面科学研究与应用提供了一个全新的物理平台;同时,该项研究发展的动态相位匹配机制具有普适性,可进一步推广到不同材料、不同形状的光学谐振腔中,有望在非线性集成光子学中发挥重要作用。
北京大学 2021-04-11
非线性光学准晶超构表面
提出并制备了非线性光学准晶超构表面,并研究了超构单元局域对称性和排布方式的全局对称性对超构表面远场非线性光辐射的共同影响。该非线性光学准晶超构表面运用了基于非线性光学贝里几何相位的金属等离激元结构单元,依据经典的彭罗斯准周期拼接和具有六重对称性的六角准周期拼接形成了不同种类的准晶结构。彭罗斯结构的准周期拼接具有五重对称性,其衍射图案则具有十重对称性,这些都是晶体衍射定理所不允许的对称性。而六角准周期拼接是2017年提出的一种准周期拼接,它具有晶体衍射定理所允许的六重对称性,却并不遵从短程有序的规律。这两种拼接方式可以与某些特定的比例联系起来,这些比例由不同阶次的迭代规则决定:彭罗斯结构对应一阶迭代过程,其比例是人们熟知的“黄金分割比”,而六角准周期晶格对应三阶过程,其比例可称为“黄铜分割比”。自六角准周期晶格从理论上提出以来,本项工作中的非线性光学准晶超构表面是首个利用黄铜分割比实验实现的人工光学结构。 非线性光学准晶超构表面中不同转向的超构单元对入射基频光的响应是均匀的,因此其线性光学衍射仅能反映超构表面的全局对称性,即晶格结构决定其远场光衍射。而在倍频实验中,即出射光的频率是入射光的两倍(如1200nm 变为600nm)。由于打破了超构单元的中心反演对称性并引入了非线性光学几何相位,其非线性光学衍射与晶格结构的局域对称性、全局对称性同时相关。因此,可以通过调控超构单元的指向分布,进而有效地调控倍频光衍射中的零级。非线性光学准晶超构表面这一概念或将为设计超构表面非线性光源、人工微纳光学结构材料提供新的思路。
南方科技大学 2021-04-13
有机非线性光学纳米颗粒的制备
开发了一种基板支持快速蒸发结晶法,成功 制备了单纳米尺寸的 DAST 纳米晶体,并显示出极好的荧光、二阶非线性特性 (DAST 晶体具有极高的光学二阶非线性系数,在光学倍频、电光调制、超宽频 太赫兹发生、荧光探针等多方面有着广阔的用途)。
上海理工大学 2021-01-12
晶闸管与组件规模化串联成组机制及其均衡方法
高压大容量换流阀已成为我国重点发展的高端装备之一。针对直流换流阀晶闸管与组件规模化串联的瞬态电压均衡问题,提出了多导体系统部分电容提取的快速多极子边界元计算方法以及非静电独立系统中部分电容网络的集成等效方法,揭示了端子电容的等效机制;提出了基于集总元件与寄生参数互联网络的换流阀多尺度宽频域等效电路模型,揭示了换流阀关键零部件及屏蔽系统部分电容对换流阀瞬态电压分布的影响机制及规律;提出了晶闸管与组件规模化串联的电压均衡控制方法,在陡波冲击电压作用下换流阀内部电压不均衡度低于5%。参与我国自主研制的±800kV直流换流阀,截止2015年已签订合同35.27亿元,近三年新增销售收入17.43亿元,利润7.39亿元,并已出口巴西。参与研究的成果“±800kV特高压直流输电换流阀关键技术及应用”获得2016年度国家技术发明奖二等奖,华北电力大学作为项目主要完成单位排名第3,崔翔教授作为主要完成人排名第4。
华北电力大学 2021-02-01
一种面向混合云应用的负载均衡方法及系统
本发明公开了一种面向混合云计算平台的负载均衡方法及相应 的混合云负载均衡系统。针对云租户使用混合云计算 IaaS(基础设施即 服务)平台部署应用,解决多云环境下应用的负载均衡问题。该方法和 系统使用了分层负载均衡机制,在上层通过心跳包动态收集私有云和 公有云的负载状态信息和资源状态信息,调节往各个云的任务分发优 先度;在下层利用云内部提供的 LBaaS(负载均衡即服务)在虚拟机之间 做负载均衡。同时当云应用爆发时该方
华中科技大学 2021-04-14
一种锂电池组 SOC 均衡系统及方法
本发明公开了一种锂电池组均衡系统及方法。本发明将锂电池组的均衡问题分为组内均衡和组间均衡两个层次,锂电池分成若干组,分别和双向 DC-DC 转换器并联,其输出端相互串联作为直流母线和发电系统的输出端以及负载并联。每组内电池通过双向开关连接,同时并联旁路开关,可实现电池动态接入。根据各组平均 SOC 分配各组输出电压实现组间均衡。根据组内单体电池 SOC 控制其动态接入可实现各组内均衡。基于本发明对锂电池组 SOC 进
华中科技大学 2021-04-14
一种大规模行为模拟应用中的负载均衡方法
本发明公开了一种大规模行为模拟应用中的负载均衡方法,包 括以下步骤:建立两个哈希表,其中一个用于存放块中的所有模拟对 象,另一个用于存放域中的所有块信息,并对该哈希表进行初始化, 重复增量计算各域的负载,直到大规模行为模拟应用结束为止,以生 成增量计算负载后的域 D,对域 D 进行划分以生成域集合 Dset,其中 划分后的域集合 Dset 中每一个域 D2 的负载均为 T1,且其中的块都是 相互连接的,将域 D 和其
华中科技大学 2021-04-14
关于微腔表面非线性光学的研究
北京大学物理学院肖云峰教授与龚旗煌院士领导的研究团队在微腔非线性光学研究取得重要进展:首次实现有机分子修饰的二氧化硅光学微腔的高效三次谐波产生,比此前报道的二氧化硅微腔转换效率提高了四个量级,接近晶体微环腔三次谐波的最高转换效率。成果被《物理评论快报》以封面及编辑推荐形式亮点报道:Phys. Rev. Lett. 123, 173902 (2019)。论文题为“Microcavity Nonlinear Optics with an Organically Functionalized Surface” (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.173902)。左图:二氧化硅微腔表面修饰有机共轭分子;右图:实验测得的激发光和三次谐波光谱图 三阶非线性光学效应是现代光学研究和应用中最重要的非线性光学过程之一,被广泛应用于实现光频梳、全光开关和量子光源等。二氧化硅回音壁微腔由于具有超高的品质因子和成熟的制备工艺,已经成为是现代光子学研究的重要器件。然而,由于材料的限制,二氧化硅三阶光学非线性响应较弱于多数晶体材料,这严重地制约了二氧化硅微腔器件的性能。另一方面,有机共轭小分子具有离域的电子系统,在光场激发下,离域电子表现出很强的非谐振动,从而具有很高的非线性响应系数。同时,回音壁微腔的表面倏逝场为微腔与外界物质相互作用提供天然的通道。因此,采用表面修饰技术,光学微腔和高非线性响应的有机分子形成连结;有机分子通过表面倏逝场作用,有效地调控微腔系统的非线性效应,从而提高微腔器件的性能甚至可能突破微腔材料的限制。 在该项工作中,研究团队通过采用两步反应法,实现了二氧化硅微腔表面均匀地修饰有机分子层,既有效增强了微腔表面三阶非线性系数,同时保持了腔的高品质因子特性。实验中,研究者采用最近发展的动态相位匹配技术,即基于腔克尔效应和热效应补偿非线性频率转换过程中本征的相位失配,实现泵浦光和谐波频率与热腔模频率的共振匹配,最终实验上观测到三次谐波转换效率达到1680%/W2,比之前报道的二氧化硅微腔的最高转换效率提高了四个量级,接近目前晶体微环腔转换效率的最高值。研究者进一步地在实验上揭示了三次谐波的增强来自表面修饰的有机分子:微腔三次谐波/合频转换效率显著依赖于泵浦光偏振,平均输出功率对比度达到50倍,这是由于有机分子偶极取向导致的偏振依赖响应。该工作采用的表面修饰技术和动态相位匹配方法可以普适地推广到其它微腔和光波导等体系中,在宽带可调谐非线频率转换和表面科学研究中发挥重要作用。
北京大学 2021-04-11
非线性霍尔效应理论上取得进展
线性霍尔效应需要破缺时间反演才能观测到;非线性霍尔效应需要破缺空间反演才能被观察到。 最近有多个实验小组报道了具有时间反演的非线性霍尔效应的观测结果,包括MIT的 Pablo组和Gedik组的双层WTe2实验 (并列一作为马琼,徐苏扬,沈汇涛),Cornell 的Mak & Shan实验组的多层WTe2实验等。 南科大卢海舟课题组和北京大学教授谢心澄也发表了相关理论 Physical Review Letters 121, 266601 (2018)。这篇文章中他们回答了一个实验关心的问题,什么样的能带特征可以对应强非线性霍尔信号?他们发现可以用二维狄拉克模型描述的倾斜的能带反交叉点或者拓扑反带的位置都会带来比较强的非线性霍尔信号。此外,他们的理论还和Cornell的实验的角度依赖关系进行了对比。 这种新奇的非线性霍尔效应的研究才刚刚开始。实验和理论研究证明无序是反常霍尔效应主要来源。非线性霍尔效应从第一阶就强烈依赖无序,高阶效应更是Berry曲率和无序错综复杂作用的结果,无序对非线性霍尔效应的贡献将是一个重要的题目。
南方科技大学 2021-04-13
机械设备非线性振动的控制
揭示各类工程设备中非线性振动问题的动力学规律,对工程振动问题的控制进行可行性分析,揭示其振动的规律。
扬州大学 2021-04-14
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