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光电信息与能源工程学院陆培祥、金锐博团队在光学领域取得系列进展
2018-09-20 10:30 金​锐博、周红英 

本网讯(通讯员:金锐博、周红英)光电信息与能源工程学院陆培祥、金锐博团队在团队启动(7月l日)以来,在微纳光学、量子信息、超快光学等方面取得系列研究进展,相关成果分别在《ACS光子学》(ACS Photonics, SCI一区)、《应用物理评论》(Physics Review Applied, SCI一区)、《光学快讯》(Optics Express, SCI二区)、《光学快报》(Optics Letters, SCI二区)、《光学与激光技术》(Optics and Laser Technology, SCI三区)上发表。武汉工程大学为所有论文的第一署名单位。另外,在最近公布的2018年国家自然科学基金项目评审中,团队有两项青年项目获批:洪作飞,“宽带飞秒激光泵浦的中红外可调谐光参量放大特性研究”,资助经费28万; 吴舜, “基于光学参考的高稳定度便携式飞秒光梳的研究与制备”,资助经费26万。

9月15日,美国化学学会旗下光子学权威期刊《ACS光子学》在线刊发了题为“Rabi Splitting in a Plasmonic Nanocavity Coupled to a WS2 Monolayer at Room Temperature”的研究成果。论文第一作者是光电信息与能源工程学院17年新进讲师韩晓博。论文报道了在室温下观察到单层二硫化钨和金属纳米腔复合结构形成的拉比劈裂。他们利用边长约为75nm的银纳米立方体和银薄膜之间形成的金属纳米腔,可以将光场限制在约10nm厚的超窄间隙内。通过精确控制间隙厚度,最终实现了单层二硫化钨的激子与金属纳米腔产生的等离子体之间的强耦合相互作用。室温下,在单个颗粒暗场散射光谱中观察到了约为150meV的拉比劈裂。基于单层二维材料强耦合的实现,将为后续超快光开关等光电纳米器件的应用提供重要指导意见。

9月7日美国物理学会旗下物理学权威期刊《应用物理评论》在线刊发了题目为“Time-frequency duality of biphotons for quantum optical synthesis”的研究成果。论文第一作者是“工大学者”特聘教授金锐博。时频对偶性是傅立叶变换的一个基本特性,也是现代光学中的一个重要概念。利用时频对偶性可以通过操纵电磁场的振幅和相位来控制光学波形。传统的一维时频对偶性已成功应用于描述经典光(例如激光中发出的超快光脉冲)的行为。然而,一维的处理方法不能描述多光子(例如从自发参量下转换过程中产生的双光子对)在时间频率上的量子关联特性。必须使用二维的方法来处理,但由于技术问题尚未完全展示。在本研究中,金锐博等首次通过测量双光子的频域和时域分布来研究双光子的时频对偶性。实验结果表面双光子的频谱分布满足傅立叶变换限制条件,而单光子的分布则不满足此限制条件。本研究为量子光学合成器的研究铺平了道路,量子光学合成技术有可能成为超越传统光学合成器的下一代技术。

8月1日 美国光学学会旗下著名期刊《光学快讯》在线刊发了题目为“Quantum manipulation of biphoton spectral distributions in a 2D frequency space toward arbitrary shaping of a biphoton wave packet”的研究成果。论文第一作者是“工大学者”特聘教授金锐博。对于基础科学研究和先进光学制造技术来讲,光波的任意整形都是一个基础而重要的课题。然而,目前对光子波包的整形仍然是具有挑战性的任务。该工作中,金锐博等在实验上对二维频域空间中的双光子波包的频率和相位进行了调控。通过调节晶体的温度来控制频率分布,通过调节色散玻璃片的倾斜角来控制相位分布。通过测量双光子频谱分布和HOM干涉来确认调控的效果。该工作中使用的技术将为多光子波包的任意整形铺平道路。

7月27日,美国光学学会旗下著名期刊《光学快报》在线刊发了团队最新研究成果“Ultrabroadband microjoule 1.8 μm laser pulse from a single-stage broadband pumped OPA”。论文第一作者为光电信息与能源工程学院青年教师洪作飞。洪作飞等团队成员原创性地提出了宽带激光泵浦的光参量放大方案。利用熔融石英薄片阵列提升飞秒泵浦光脉冲的带宽,并向泵浦光及种子光内引入相反方向啁啾,从而在中红外波段产生了宽带的闲频光脉冲,以1.8微米为中心波长,覆盖了1.2微米至2.1微米的超宽带范围。利用纯硅窗片压缩闲频光,从而获取了脉宽接近2个光周期的超短脉冲。该方案为超快光学的各类研究提供了稳定有效的中红外周期量级激光光源。

7月12日Elsevier旗下著名期刊《光学与激光技术》在线刊发了题目为“Thermal effects of the quantum states generated from the isomorphs of PPKTP crystal”的研究成果。论文第一作者是“工大学者”特聘教授金锐博。量子信息是20 世纪末期新生的量子力学与信息科学的交叉学科,同时也是21世纪最重要的战略研究领域之一,它有望为信息科技的持续发展开辟出新的原理和方法。在量子信息的处理过程中,总离不开量子态及其演化过程。其中,单光子态是量子信息中最基本的量子态,其同时也是量子信息处理的基础和出发点。从磷酸钛氧钾同构晶体中产生的单光子态是研究人员最近发现的一类重要的单光子源,但它们的热效应尚不清楚。本文通过理论计算和数值模拟对磷酸钛氧钾的五种同构晶体的热学效应进行了全面而细致的计算。这些热效应对于量子态的精确控制非常重要,未来可能会应用在量子干涉或光谱学中。

SCI论文链接:

  1. Xiaobo Han, Kai Wang, Xiangyuan Xing, Mengya Wang, Peixiang Lu, “Rabi Splitting in a Plasmonic Nanocavity Coupled to a WS2 Monolayer at room Temperature”. ACS Photonics [SCI一区,影响因子6.880, 2018年9月15日接受发表]

链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.8b00931

    

  1. Rui-Bo Jin, Takuma Saito and Ryosuke Shimizu, “Time-frequency duality of biphotons for quantum optical synthesis” Physics Review Applied 10, 034011 (2018) [SCI一区,影响因子4.782, 2018年9月7日发表]

链接: https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.10.034011

    

  1. Rui-Bo Jin, Ryoji Shiina and Ryosuke Shimizu, "Quantum manipulation of biphoton spectral distributions in a 2D frequency space toward arbitrary shaping of a biphoton wave packet," Optics Express 26, 21153 (2018) [SCI二区,影响因子3.356,2018年8月1日发表]

链接:https://doi.org/10.1364/OE.26.021153

    

  1. Zuofei Hong, S. Ali Rezvani, Qingbin Zhang, Wei Cao, and Peixiang Lu, “Ultrabroadband microjoule 1.8 µm laser pulse from a single-stage broadband pumped OPA,” Optics Letters 43, 3706-3709 (2018).  [SCI二区,影响因子3.589,2018年7月27日发表]

链接:https://doi.org/10.1364/OL.43.003706

    

  1. Rui-Bo Jin, Guo-Qun Chen, Fabian Laudenbach, Shengmei Zhao and Pei-Xiang Lu “Thermal effects of the quantum states generated from the isomorphs of PPKTP crystal” Optics and Laser Technology 109, 222-226 (2019)  [SCI三区,影响因子2.503,2018年7月12日接受,在线发表]

链接: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2018.07.014

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