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介电导模共振结构与共振超表面中的非线性光学
摘要： 非线性光学是光子学研究的重要领域，可实现发光、频率转换和超快光开关等主动光学功能，应用于光通信、材料加工、精密测量、光谱传感及无标记生物成像等领域。当前非线性光学研究的前沿课题是利用表面浮雕超表面中的特殊光学共振效应，在亚波长尺度的超小型结构中实现高效光学功能。这类人工表面可通过独特物理机制设计出高品质因子共振模式，从而增强非线性光学相互作用。本文综述旨在介绍基于介电材料的亚波长周期结构这一新兴非线性光学领域，重点阐述如何实现高效谐波发生器、波长混合器及光开关等器件。介电超表面能支持高品质因子共振（其电场集中于介质内部或邻近区域），同时可在高光强下稳定运行而不受损。文中将所研究的周期性介电结构分为导模共振结构和共振超表面两大类，探讨了周期光子结构中导模共振、类电磁诱导透明共振及连续体束缚态共振的基本物理机制，并评述了这些结构中各类非线性光学过程的研究实例。最后展望了大面积超表面制备、非线性过程效率提升技术、异质集成以及向紫外/红外非常规波段拓展等未来研究方向。
关键词： 谐波生成、导模共振、四波混频、米氏散射、光学共振、非线性光学、亚波长光栅、法诺共振、光开关
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019年欧洲空间电源会议（ESPC）- 法国朱安雷班（2019.9.30-2019.10.4）] 2019年欧洲空间电源会议（ESPC）- 基于Ecosim的多结太阳能电池正反向建模
摘要： 我们通过结合标签处理器与8×8广播选择(B&S)光开关，实现了低功耗的无误码100Gb/s光分组交换。为实现节能型标签处理，研发了仅在极短时段耗能的光触发脉冲发生器；同时改进了用于高速标签比特与低速CMOS处理器接口的光电串并转换器，使其仅需0.35pJ的触发脉冲能量即可运行。此外，基于电吸收调制器的B&S光开关通过引入消除电串扰的表面接地电极、以及采用简易工艺集成的光斑尺寸转换器得到显著增强。经测算，整套8×8光分组交换机的总功耗低至27.3W，即每个100Gb/s端口仅需3.4W。
关键词： 光标签处理器、光开关、光电路交换（OCS）、光分组交换（OPS）、数据中心网络
更新于2025-09-23 15:19:57
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亚太赫兹回旋管对纳秒级半导体腔开关的应力测试
摘要： 基于谐振腔可逆变Q因子的纳秒级半导体开关，是产生亚太赫兹频段无限连贯脉冲序列最具前景的器件。同一器件可实现从纳秒到数十秒的脉冲时长调节。虽然此类亚太赫兹开关已通过半导体晶体管、返波振荡器等多种连续波发生器测试，但其设计初衷是与回旋管（亚太赫兹频段最强相干微波辐射源）配合使用。本文展示了300GHz频段连续波与脉冲回旋管（脉宽达10秒、极限微波功率180kW）的多组实验结果，提出的开关微波功率极限简化理论估算与实验高度吻合，有效规避了亚太赫兹测量盲区。
关键词： 激光器、开关、波导、回旋管、半导体器件、微波谐振器、产生、光开关
更新于2025-09-23 09:27:09
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基于偶氮苯的小分子光开关用于蛋白质调控
摘要： 分子光开关是一类能在光照下于不同几何构型间轻松异构化的化学结构。这类物质可用于时空精准地调控蛋白质的结构与功能。本综述总结了偶氮苯基分子光开关的最新研究进展及其在蛋白质结构与功能光控领域的应用。为清晰阐述，我们将已知的可光控蛋白质分为不同类别：蛋白质基序、离子通道、受体和酶。文中还探讨了基于结构导向设计光控配体的基本方法与注意事项，并分析了当前光开关的应用现状与局限性。
关键词： 蛋白质调控、分子设计、偶氮苯、光控、光开关
更新于2025-09-23 13:52:27
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分子内与分子间三重态猝灭竞争对有机荧光团光漂白和光开关动力学的影响
摘要： 虽然缓冲液混合物仍是荧光标记物光稳定化和光开关最常用的方法，但分子内三重态猝灭剂正成为赋予荧光团"自修复"能力甚至光开关等功能的替代策略。本研究评估了两种方法的组合效果，发现分子间与分子内三重态猝灭过程存在竞争关系。研究表明：尽管三重态猝灭速率具有累加性，但光稳定性受更快路径限制；当共价连接型与溶液型光稳定剂/光开关剂组合使用时，分子内过程往往主导光物理行为。我们还证实，分子内光稳定剂能保护荧光团免受溶液添加剂引起的可逆关闭事件（此前被误判为光漂白）。这些研究为STORM类超分辨显微镜中光稳定剂-染料偶联物的使用提供了实践指导，使其优化的光物理特性可用于提升时空分辨率。最后我们证明，生化环境（如色氨酸等芳香族氨基酸的邻近效应）会降低常用缓冲液混合物的光稳定效率。本成果不仅对深入理解自修复染料的机制具有重要意义，更为在不同生化环境中选择最佳标签位点以实现最优且可重复的光稳定性或光开关动力学提供了通用框架。
关键词： 光开关、分子内猝灭、自修复染料、超分辨率显微镜、分子间猝灭、光稳定化、荧光团、三重态猝灭、随机光学重建显微镜（STORM）
更新于2025-09-24 05:38:19
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利用光开关材料实现光诱导可逆固液转变
摘要： 加热和冷却可引发物质的固液可逆转变。相比之下，非热光化学过程能诱导某些新型偶氮苯化合物实现固液可逆转变。偶氮苯具有光开关特性：紫外光诱导反式到顺式异构化，可见光或热则诱导顺式到反式异构化。反式与顺式异构体通常具有不同的熔点（Tm）或玻璃化转变温度（Tg）。若某偶氮苯化合物的反式与顺式形式分别具有高于和低于室温的Tm或Tg，光照即可引发固液可逆转变。本综述介绍了具有光诱导固液可逆转变特性的偶氮苯化合物，探讨其作用机制与设计原理，并展示其在自修复涂层、粘合剂、转印技术、光刻工艺、执行器、燃料及气体分离等领域的应用潜力，最后讨论该领域现存挑战。
关键词： 光开关、异构化、偶氮苯、固 - 液转变、光化学
更新于2025-09-24 06:27:33
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Stenhouse光开关的二阶非线性光学性质：密度泛函理论的见解
摘要： 我们首次报道了对供体-受体Stenhouse加合物（DASAs）二阶非线性光学（NLO）性质的研究——这类新兴的有色光致变色材料可通过可见光照射转变为无色形式。通过含时密度泛函理论，我们揭示了化学取代基性质与NLO响应幅度及对比度之间的关联规律，并分析了溶剂效应和频率色散影响。计算预测DASAs可作为高对比度NLO开关，这一发现将其潜在应用拓展至光响应NLO材料与器件领域。
关键词： 光开关、斯坦豪斯光开关、非线性光学性质、密度泛函理论、二次谐波产生
更新于2025-09-24 06:43:28
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基于有机增益材料的功能化聚合物波导光开关器件与可见光放大器集成
摘要： 本工作设计并制备了集成可见光放大波导的聚合物波导光学开关器件，该放大波导基于有机增益材料。增益化合物为一种红色发射齐聚物，在有机聚合物基质中具有良好的分散性。分析了有源聚合物波导芯层与包层材料的光学特性和热稳定性。研究发现：当输入功率为0.1 mW的650 nm红光信号波长时，仅需532 nm绿光泵浦功率1.6 mW即可实现超过3.5 dB的光放大增益。所集成的热光开关响应时间为600 μs，开关消光比达20 dB，电驱动功率为18.5 mW。这种具备光增益功能的集成开关器件适用于涉及塑料光纤系统的可见光波段光通信应用。
关键词： 光放大器，光开关，聚合物波导，芴基齐聚物
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE第八届先进光电子学与激光国际会议(CAOL) - 保加利亚索佐波尔(2019.9.6-2019.9.8)] 2019年IEEE第八届先进光电子学与激光国际会议(CAOL) - 银、铜和钴衬底层对气相生长氧化锌微晶发光与激射特性的影响
摘要： 本文介绍了一种基于芯片载半导体光放大器的高光学对比度（33 dB）超快电光放大开关。通过采用多脉冲阶跃注入电流技术，实现了高达115 ps且过冲较小的开关时间。与先前预脉冲阶跃注入电流技术相比，该方案在不恶化开关时间的前提下，有效降低了固有的开关后增益波动。此外，还通过数值分析与实验对比，研究了控制此类电光开关的脉冲波形方案。
关键词： 电光开关、半导体光放大器、光开关
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第22届国际多主题会议(INMIC) - 巴基斯坦伊斯兰堡 (2019.11.29-2019.11.30)] 2019年第22届国际多主题会议(INMIC) - 基于鬼成像的安全光纤传输
摘要： 我们通过结合标签处理器与8×8广播选择(B&S)光开关，实现了低功耗的无误码100-Gb/s光分组交换。为实现节能型标签处理，研制出仅在极短时间耗能的光触发脉冲发生器，同时改进了用于连接高速标签比特与低速CMOS处理器的光电串并转换器，使其以0.35皮焦的更低触发脉冲能量运行。此外，基于电吸收调制器的B&S光开关通过引入消除电串扰的表面接地电极，以及采用易加工工艺的集成光斑尺寸转换器得到显著增强。整个8×8光分组交换机的总功耗估算低至27.3瓦，即每个100-Gb/s端口仅需3.4瓦。
关键词： 光标签处理器、光开关、光电路交换（OCS）、光分组交换（OPS）、数据中心网络
更新于2025-09-19 17:13:59