单负材料异质结构中损耗诱导的场局域增强和光学双稳态

光学双稳态的阈值取决于非线性材料中的场局域程度,场局域越强,阈值越低.而材料的损耗是影响场局域强弱的重要因素.之前,人们普遍认为,增加损耗会削弱场局域,不利于降低阈值.本文研究了由磁单负材料和电单负材料组成的异质结构中光学双稳态现象,发现随着损耗的增大,其阈值可以呈现先降后升的非单调变化.进一步研究表明,异质结构界面处的电磁场强度随着损耗增大呈现先降后升的非单调变化,即增加损耗也有可能增强场局域.研究结果揭示了场局域程度与材料损耗之间的非单调依赖关系,为设计开发非线性功能器件提供了新的思路.

损耗型单负材料双层异质结构的反常场局域

通过计算损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化,对单负材料双层异质结构基于损耗的光学性质调控进行了研究。首先,对损耗型单负材料单层结构的透射行为进行了计算,给出了单层结构随损耗系数增大的非单调透射的变化图像。接着,计算了损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化曲线,并分析了不同频率下透射与损耗系数之间的关系。研究结果表明,在远离隧穿频率处,随损耗系数的逐渐增大,异质结的透射呈现出先减小后增大的变化。计算的电磁场强度分布图像表明,双层异质结中透射与损耗系数之间为非单调关系,起源于损耗型单负材料界面处的反常场局域效应,即随着损耗系数的增大,场局域先减弱后增强。

基于新型三取代苯衍生物的双极性主体材料及其高效蓝色电致磷光

高性能蓝光磷光主体材料是实现高性能电致发光器件的重要因素之一。本文选取咔唑和二苯并[b,d]呋喃作为空穴传输基团和氰基苯基作为电子传输基团,通过合理的分子设计,制备了两例基于三取代苯衍生物的具有高三重态能级的新型双极性主体材料(材料1和2)。材料1和2在非极性或弱极性溶剂中具有强烈的蓝紫色荧光发射。研究发现,将氰基基团引入到苯环的不同位置可以有效地调节双极性主体材料的三重态能级(T1),特别是对于具有更高三重态能级的材料1,该化合物适用于制备高效蓝色磷光有机发光二极管(OLED)。此外,三取代分子设计策略还为双极性主体材料提供了有利于实现高性能有机电致发光的空间位阻效应。以材料1为主体的蓝色磷光OLED的峰值电流效率、功率效率和外量子效率分别达到31.53 cd/A、26.93 lm/W和16.17%。初步结果表明,三取代分子设计策略在设计用于蓝色电致发光的高性能主体材料方面具有巨大潜力。

光子石墨烯中赝磁场作用下的谷霍尔效应

将石墨烯中赝磁场的产生机理运用于光子石墨烯,通过在光子石墨烯中引入晶格有规律单轴形变的方式,理论分析得到了谷依赖的均匀赝磁场,并通过数值模拟的方法观察到明显的谷霍尔效应.这种谷霍尔效应的显著程度随晶格形变度的增加而加强.在具有一定损耗的电介质材料构成的形变光子石墨烯中仍可观察到明显的谷霍尔效应.随着电介质材料损耗的增加,谷霍尔效应导致的波束转弯效果依然能够保持,只是强度逐渐变弱.类似于自旋电子学中的自旋霍尔效应,这种光子石墨烯中等效赝磁场作用下的谷霍尔效应在未来谷极化器件的设计和应用中具有重要意义.

平坦等频面双曲超材料的奇特电磁传输性

电磁波在媒质中的传输行为与媒质等频线的形状密切相关。双曲超材料的等频面为开放的双曲面,它支持任意大波矢的传播,将通常环境中以倏逝波形式存在的电磁波大波矢分量转换为传播场,从而实现更多奇特的电磁传输性。基于双曲线型等频面超材料,通过调节等频线的形状,制备出兼具双曲超材料和零折射率材料的新型材料,该材料不仅可以支持大波矢实现高方向性单向传输,同时可以将任意角度入射的电磁波以零角度折射,从而实现亚波长聚焦和超分辨特性。利用微波实验验证了高方向性单向传输特性、亚波长聚焦和超分辨特性,该研究为双曲超材料的理论和应用研究提供了更多的可能性。

Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)∶Eu^(3+)红色荧光粉的合成及其发光性能

采用硅酸盐作为基质材料,通过高温固相法合成了Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)∶Eu^(3+)红色荧光粉。通过X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、透射电镜和荧光光谱,对所得样品的物相、形貌及其发光性能进行了表征分析。结果表明,掺入Eu^(3+)后,Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)的晶体结构并没有发生改变。在393 nm光激发下,荧光粉的荧光光谱中693 nm处发射峰强度最强。以693 nm作为监测波长,荧光激发峰分别为361 nm(7F0→5D4)、375 nm(7F0→5G3)、413 nm(7F0→5D3)、393 nm(7F0→5L6)和464 nm(7F0→5D2),即样品对近紫外和蓝光有较好的吸收。利用发射光谱研究了Eu^(3+)掺杂浓度(物质的量分数)对荧光粉发光强度的影响。当Eu^(3+)的掺杂浓度x=0.10时,样品发射强度最强,发射红光,其色坐标为(0.6375,0.3537)。通过Dexter强度与浓度关系分析了浓度猝灭机制。

基于PIN二极管的可开关宽带极化转换超表面

为了在宽频内实现可开关的高效率线极化转换,设计了一个嵌入PIN二极管的十字架型极化转换超表面。仿真结果显示,当PIN二极管处于导通状态时,在4.03~7.71 GHz范围内,该超表面的极化转换率超过90%,相对带宽为62.7%;当PIN二极管处于截止状态时,该超表面在工作频段相当于反射板。通过理论分析和表面电流分布解释了极化转换机理。最后,对所制作样品的实验测量进一步证实了该超表面可开关的极化转换效果。所设计的超表面有望应用于电磁兼容和极化探测等领域。