Nature Photonics封面集

Nature Photonics创刊于2007年，是光子学领域的顶级期刊，发表最高质量的原创研究成果，深度分...





Nature Photonics创刊于2007年，是光子学领域的顶级期刊，发表最高质量的原创研究成果，深度分析重要的新兴光学技术及其应用和商用化的可能。以下与您分享2016年度每期的封面故事，简单回顾其关注的一些光子学研究方向

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1



可重复配置器件

硅光子学、III-V族复合半导体技术和混合集成的进步意味着强大的可编程集成光路指日可待了。

图片描述：在GST相变材料形成的可重复配置光学器件上使用一束光写入所需要的功能。这些功能包括具有多焦点和可变焦距的透镜效应、全息和滤光等。

GST = GeSbTe = 锗锑碲

参考: Optically reconfigurable metasurfaces and photonic devices based on phase change materials

2



带分子保护的纳米显微镜图中显示的为一个活体细胞的图像，它是使用一种“带保护的STED”超分辨率纳米成像系统获得的。细胞骨架微丝的宽度是40 nm，通过可逆的光开关荧光蛋白能够清晰地突显出来。系统使用两种方法，即受激发射和可逆光开关，用来关闭荧光效应，保护荧光基团分子免于光漂白。

STED = Stimulated Emission Depletion = 受激发射损耗

参考: Coordinate-targeted fluorescence nanoscopy with multiple off states

3



探测拓扑学图片描述：NIST和马里兰大学联合量子研究所的Hafezi及同事用于测量二维光子系统中边缘态的环绕数(winding number)的实验装置。光子系统由二维环形共振器组成。这个实验提供了一种明确测量拓扑不变量的新方法(与微观细节无关)，还很可能拓展用于探测强相关的拓扑级数。

参考: Measurement of topological invariants in a 2D photonic system

4



二维材料石墨烯厚度只有3.35 Å，相比其它同维材料，它与光的相互作用更强。石墨烯另一个重要的光学特性是其带隙可从0到0.25 eV调谐。石墨烯的非线性克尔系数极大，而利用最多的非线性特征是在光学强度阈值之上饱和的吸收。这种可饱和吸收已用于激光锁模。

如图所示为石墨烯矩形纳米共振器中等离子体激元的sheet模式和边缘模式的扫描近场光学显微结构。

参考: Real-space mapping of tailored sheet and edge plasmons in graphene nanoresonators

5



锁模的形成图片描述：飞秒锁模形成的频率时间视图。在有噪声的振荡形成超短脉冲的过程中，实时光谱技术提供了一系列谱图。从三维视图可以看到上述过程的最后阶段：一条窄带光谱线迅速展宽、发射并最终弛豫到一个展宽的飞秒光谱图。

参考: Resolving the build-up of femtosecond mode-locking with single-shot spectroscopy at 90 MHz frame rate

6



光机械混沌图中所示为由玻璃微环形圈形成的微共振腔，通过共振腔的机械运动能将强泵浦信号中的光学混沌转移到较弱的探测信号中。

参考: Optomechanically induced stochastic resonance and chaos transfer between optical field

7



单分子非线性光学图片描述：单DBATT分子和泵浦光束及探测光束之间的相干非线性光学作用，两光束中都只有极少数量的光子。

参考: Few-photon coherent nonlinear optics with a single molecule

8



锁相阵列激光源图片描述：通过二维阵列的互相耦合的面发光THz QCL纳米激光器的相位锁定，产生的输出光束具有衍射极限发散角和高功率。

QCL = Quntum Cascade Laser

参考：Phase-locked laser arrays through global antenna mutual coupling

9



单原子成像想象图：对被捕获的单个冷却镱离子完成荧光成像的光学装置。这种方法具有超高的位置灵敏度，所以能够直接观测到原子运动。

参考: High-resolution adaptive imaging of a single atom

10



固态单光子光源想象图：一种固态光电子学器件。它能产生可用于量子光学实验的单光子。

参考: Solid-state single-photon emitters

11



单离子探测图片描述：使用WGM微共振腔探测单锌离子和汞离子与具有等离子激元特性的金纳米棒之间的相互作用。

WGM=Whispering Gallery Mode=回音壁模式

参考: Optical observation of single atomic ions interacting with plasmonic nanorods in aqueous solution

12可放大的纠缠光源图片描述：基于生长在微米级三角锥体中的单量子点的LED阵列。系统提供高对称和均匀的量子点，能发射可用于量子信息编码的偏振纠缠光子。

参考: Selective carrier injection into patterned arrays of pyramidal quantum dots for entangled photon light-emitting diodes

来源：thorlabs

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