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文章(Articles)
光-熱電納米鑷
等離子體納米粒子的光學操縱為納米光子學的基礎研究和技術創新提供了機會。由光子向聲子的轉換引起的光學加熱被認為是金屬納米粒子的固有損耗，這限制了它們的應用。本文發現，通過開發一種極低功率的光鑷技術，即光-熱電納米鑷技術，可以將這個缺點轉化為優勢。通過光學加熱一塊熱等離子體基底，得益於加熱雷射點內的溶解離子的空間分離來產生光定向的熱電場，這就使得作者可以在單粒子分辨尺度去操縱各種材料，尺寸和形狀的金屬納米粒子。結合暗場光學成像，可以選擇性地捕獲納米粒子，並且可以在原位解析其光譜響應。憑藉其簡單的光學性能，多功能的低功率操作和對於各種納米粒子和可調諧的工作波長的適用性，光-熱電納米鑷技術將成為膠體科學和納米科技的強大工具。
Opto-thermoelectric nanotweezers
LinhanLin, et al.
Nat.Photonics, 12, 195 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0134-3
覆蓋2.6到5.2微米範圍的
高相干性中紅外雙光梳光譜技術
在需要高解析度、高精度、高信噪比和高速度的應用中，中紅外雙光梳光譜技術具有取代傳統的傅立葉變換光譜的潛力。但是到目前為止，中紅外雙光梳光譜技術仍然受限於狹窄的光學帶寬或低信噪比。本文作者通過在波導中使用數位訊號處理和寬帶變頻，實現了一種覆蓋2.6到5.2微米的中紅外雙光梳光譜儀，它具有梳齒解析度，亞MHz頻率精度和準確度以及高達6500的光譜信噪比。作為示範，作者測量了丙烷從2,840到3,040 cm-1的高度結構化的寬帶截面，羰基硫化物從2,000到2,100 cm-1以及甲烷、乙炔和乙烷混合物從2,860到3,400 cm-1的複雜相位/振幅。將寬帶寬，梳狀模式解析度和高亮度結合在一起就使得中紅外光譜技術可用於精確的實驗室實驗和實際應用（包括開放式大氣氣體傳感、過程監測和燃燒）。
High-coherencemid-infrared dual-comb spectroscopy spanning 2.6 to 5.2 μm
Gabriel Ycas, et al.
Nat.Photonics, 12, 202 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0114-7
利用寬帶亞諧波中紅外光頻梳對痕量
分子及其同位素進行大規模並行檢測
中紅外光譜可以根據特定於該光譜區域的信號振動帶，為檢測痕量氣體、固體和液體提供了極高的靈敏度。在這裡，本文提出了一個基於一對由兩個鎖相銩光纖光梳泵浦的超寬帶亞諧波光參量振蕩器的中紅外雙梳傅立葉變換光譜新平臺。作者所使用的系統，可在3.1-5.5微米光譜範圍內提供快速（採集單一幹涉圖僅需7毫秒），無移動部件，且可以同時採集350,000個光譜數據點，其間隔為115 MHz多模間隔。本文還展示了，氣體混合物中22種痕量分子物質的並行檢測，其中包括了如13C，18O，17O，15N，34S，33S和氘等同位素的同位素體，並得到了十億分之一的靈敏度和亞都卜勒解析度。該技術的特點還有，參考原子鐘的絕對光學頻率，相對梳齒線寬為25 mH的兩個中紅外梳齒之間高度相干，以及千赫茲級光譜解析度的相干平均和其可行性。
Massively parallel sensing of trace molecules and their isotopologues with broadband subharmonic mid-infrared frequency combs
A.V. Muraviev, et al.
Nat.Photonics, 12, 209 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0135-2
X射線自由電子雷射脈衝的
阿秒時間-能量結構
本文利用氖的1s光電子的角條紋技術，測量了由LCLS產生的超短X射線自由電子雷射脈衝在阿秒時間分辨下的時間-能量信息。X射線脈衝促使電子從氖核層進入電離連續區，在那裡他們引入了一個由圓偏振紅外雷射產生的電場。這就誘導了所得光電子能量和角分布的特徵調製。從這些調製中，作者測量了基於自放大自發發射的任意X射線脈衝的單脈衝阿秒強度結構和啁啾，在此之前還沒有過直接測量。最後，作者還對單個阿秒脈衝進行了表徵，包括它們的瞬時頻率，並確定了具有明確的延遲和光譜特性的雙脈衝，從而為X射線泵浦X射線探測的阿秒自由電子雷射科學鋪平了道路。
Attosecondtime–energy structure of X-ray free-electron laser pulses
N.Hartmann, et al.
Nat.Photonics 12, 215 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0107-6
實時全場表徵鎖模雷射器中
瞬態耗散孤子動力學
耗散孤子是由非線性，色散和環境能量交換之間的動態平衡所產生的物理系統的顯著局部狀態。它們是能夠存在的最普遍的孤子形式，並且可以在包括化學，生物學和物理學在內的許多領域的遠離平衡態的體系中觀測到。一直以來人們對研究它們在鎖模雷射器中的性質都很感興趣，但由於無法實時跟蹤動態孤子演化，相關實驗受到了限制。在這裡，本文利用同時色散傅立葉變換和時間透鏡測量來完整表徵超短耗散孤子的光譜和時間演變，因為它們的動力學過程在穩定之前會經歷具有複雜分裂和碰撞的瞬態不穩定狀態。另外，文中進一步闡述了一些從重建孤子振幅和相位以及計算相應的複數本徵值譜而獲得的見解。這些研究結果顯示了實時測量如何為光學中的超快瞬態動力學提供新思路。
Real-time full-field characterization of transient dissipative soliton dynamics in a mode-locked laser
P.Ryczkowski, et al.
Nat.Photonics, 12, 221 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0106-7
利用外差時間-透鏡系統和超快
數字時間-全息攝影技術
對相位與振幅進行進行單脈衝測量
時間成像系統是用於單脈衝測量具有不規則和超快動力學過程的光學信號的傑出工具。該成像系統允許以飛秒解析度記錄長時間窗口，而不依賴複雜的算法。然而，對於這些系統來說，同時記錄振幅和相位仍然是其需要面臨的挑戰。在這裡，本文提出了一種新的外差時間-透鏡設置，可以在大時間窗口（數十皮秒）內有效記錄複雜信號和隨機信號的振幅和相位，其中，相位和時間分別被編碼到相機的兩個空間維度上。作者採用兩種配置來實現這種相位敏感的時間-透鏡系統：時間顯微鏡和數字時間-全息攝像裝置，可實現時間解析度為80飛秒的單脈衝測量。作者還證明了此外差時間-透鏡可直接應用於類湍流的光場和由光纖內部的部分相干波的非線性傳播所產生的光學畸形波。
Single-shot measurement of phase and amplitude by using a heterodyne time-lens system and ultrafast digital time-holography
AlexeyTikan, et al.
Nat.Photonics, 12, 228 (2017)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0113-8
基於二硼化合物的高效
且低衰減的有機發光二極體
基於熱活化延遲螢光（TADF）材料的有機發光二極體（OLEDs）有望成為高效率的發光體。但是，迄今為止，這種器件在高亮度時會出現效率下降的難題。在這裡，本文報告了兩種基於二硼的分子CzDBA和tBuCzDBA的設計和合成，這些分子顯示出了優異的TADF特性並會產生效率衰減非常低的高效OLED。這些供體- 受體-供體（D-A-D）型和棒狀化合物同時產生TADF，其光致發光量子產率約為100％，在薄膜中的水平偶極率為84％。基於CzDBA的綠色OLED顯示出37.8±0.6％的高外部量子效率，139.6±2.8cdA-1的電流效率和121.6±3.1lmW-1的功率效率，其中效率衰減在1,000cd m-2僅為0.3 ％。該裝置具有528納米的峰值發射波長和（0.31,0.61）國際照明委員會（CIE）的顏色坐標，這使其對色彩顯示應用具有吸引力。
Diboron compound-based organic light-emitting diodes with high efficiency and reduced efficiency roll-off
Tien-LinWu, et al.
Nat.Photonics, 12, 235 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0112-9
應用於混合光子集成的
自由耦合元件的原位3D納米列印
混合光子集成結合了不同材料平臺的互補優勢，提供了比單片方法更好的性能和靈活性。這尤其適用於多晶片概念，其中組件可以單獨進行優化和測試。然而，這種系統的裝配則需要昂貴的高精度對準和光學模式的配置。本文指出，這些挑戰可以通過原位列印刻面附加光束整形的器件來克服。文中的方法可以精確地調整大量完全不同的模式配置，並允許校準公差與低成本的無源組裝技術兼容。作者還在晶片和光纖刻面展示了一系列光束整形元件，實現了在邊緣發射雷射器和單模光纖之間高達88％的耦合效率。同時，作者也實現了同時適應光束形狀和傳播方向的列印的自由光學鏡片，並探索了用於光束擴展的多透鏡系統。這一概念為以自動化裝配光子多晶片系統鋪平了道路，並且具有前所未有的性能和多功能性。
Insitu 3D nanoprinting of free-form coupling elements for hybrid photonic integration
P.-I.Dietrich, et al.
Nat.Photonics 12, 241 (2018)
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0133-4
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