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真空光镊技术综述

光镊技术自上世纪七十年代由阿瑟·阿什金开创以来，作为捕获和操纵中性粒子的通用工具，已在分子生物学、纳米技术和实验物理学等领域得到广泛研究和应用. 基于光镊技术的传感与精密测量系统，通过激光束悬浮传感单元，而非与装置固连，相比传统固态传感器，无机械耗散. 此外，与液体或空气介质中的光镊系统不同，在真空中运作的光镊系统可实现传感单元与环境的完全隔离. 基于上述优势，基础物理学和应用物理学领域科学家对真空光镊开展了大量研究. 本文回顾了真空光镊技术的基本概念和发展历史，帮助读者全面了解该领域.

  • 2022-01-16
  • 阅读189
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利用连续体中以束缚态为中心的动量-空间偏振涡旋产生光学涡旋光束

光学涡旋是一种光束，具有螺旋相位前沿和光束中心的零强度点。光学涡旋携带轨道角动量，这是一种新的光自由度，极大地拓宽了光学显微镜、光学微操作、光通信和量子信息处理等领域。因此，光学涡旋的产生已成为可见光、微波和无线电波等波长范围内的热门话题。在低频范围内，螺旋相位板和相控阵天线是产生光学涡流最常用的方法。然而，由于器件厚度和馈电网络布置的限制，当工作波长变小，接近太赫兹或可见光范围时，这两种结构都难以制成紧凑的可集成器件。最近，随着超表面的快速发展，微米或纳米尺度的平面光学涡旋发生器已经变为可能，尽管单个单元仍需要复杂的设计和制造，实际应用需要精确对准光束中心。

  • 2022-01-17
  • 阅读142
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基于超构表面的太赫兹波调控

太赫兹波的位置处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，其频率在0.1～10THz（THz=1012 Hz）之间，是电磁波中唯一尚未完全开发的频段。由于太赫兹波有高效的背景发射噪声抑制功能，很好的时间和空间相干性，较低的光子能量，超大的传输容量以及超强的穿透能力，使得太赫兹波在通信、生物传感、成像、非接触无损检测以及材料光谱分析等应用领域具有广阔的应用前景。研究太赫兹技术及其应用必然离不开相应的太赫兹系统；而太赫兹系统一般由太赫兹发射源、太赫兹探测器以及相应的功能器件组成。

  • 2022-01-17
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基于手性几何超表面的圆极化全通道独立相位调控

在对圆极化电磁波的调控技术中，基于几何相位的超表面器件已被广泛研究，并在诸多领域取得应用。然而，由于几何相位和传输相位物理机制的限制，出射圆极化波无法得到全部利用，导致了出射能量的浪费和损失。哈尔滨工业大学张狂副教授团队与法国的Shah Nawaz Burokur教授团队和Patrice Genevet教授团队合作，提出了一种独立控制圆极化全部通道的相位调控方案。通过引入手性诱导相位，结合传输相位与几何相位，可在全部的四个圆极化通道中调节得到独立波前分布，从而实现出射能量的全场利用。

  • 2022-01-17
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声辐射力及其应用

声波是在弹性介质中传播的经典机械波。当声波在物体表面发生反射、折射、散射等效应时，会与物体产生动量与能量的交换。这种交换在宏观上表现为声波对物体施加力的作用，称为声辐射力，瑞利和朗之万两位科学家正是声辐射力的最早发现者。经过一百多年的探索，声辐射力的基本理论和研究方法已经得到极大的丰富和发展，成为声学的前沿与热点问题。与此同时，在生物医学、材料科学、纳米科学等领域，基于声辐射力的无损精准操控技术正受到越来越多的关注，展现出巨大的应用前景。

  • 2022-01-16
  • 阅读399
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来自激光器的结构光

结构光源于裁剪光的能力，通常指对其振幅、相位和偏振的空间控制。尽管这是一个古老的话题，可以追溯到最早的激光设计，但在过去的十年中，在现代工具包的推动下，在光源上构建光的活动出现了爆炸式的发展，该工具包利用了衍射结构、液晶、超表面/超材料以及奇异的激光几何结构的多功能性以及从成像、显微镜、激光材料处理到光通信的各种应用。在此，Andrew Forbes总结了空间结构光的产生和控制的最新进展，重点介绍了结构光的光源——结构光激光器。从微芯片解决方案到高功率光纤，在各种激光器中实现的各种设计方法，包括泵浦整形、腔几何和使用定制的腔内光学元件。研究人员回顾了该领域的历史和最新发展，阐明了由激光器产生的各种结构光模式，包括工具、技术和几何形状。最后，强调了当前的挑战和局限性以及对未来可能趋势的评论。

  • 2022-01-16
  • 阅读169
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基于高效率透镜式数字超表面的动态多模涡旋电磁波调控

近日，中国航天科技集团公司第九研究院上海航天电子有限公司白旭东副研究员团队与来自中国军事科学院国防科技创新研究院、上海卫星工程研究所和上海交通大学的合作研究者们，给出了一种基于高效率透镜式数字超表面实现动态多模涡旋电磁波调控的方法，有效克服了反射式数字超表面的相位不稳定性及馈源遮挡效应对电磁涡旋波束的影响。

  • 2022-01-17
  • 阅读155
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突破通信限制：涡旋光复用的新解法

5G的发展来自于对移动数据日益增长的需求。随着移动互联网的发展，越来越多的设备接入到移动网络中，新的服务和应用需要更大更快的数据流，所以移动数据流量的暴涨给网络带来了严峻的挑战。而目前，通信的主要手段是通过电磁波来传输信号。但是，频率的利用已经饱和，频率方法已达到极限。这就是为什么大家在收音机上收听的电台只有那么几个的原因。

  • 2022-01-17
  • 阅读145
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