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影响因子前五的光学期刊封面文章！

发布时间：2019-03-16 16:00:24 编辑：阅读次数：2544

Nature Photonics：单周期可调谐光源（Volume 12, Issue 8, August 2018）

来自清华大学工程物理系的鲁巍、白植豪课题组，在Nature Photonics上发表名为《调控等离子体结构产生相对论光强、单周期可调谐红外脉冲》的文章，提出了一种基于等离子体“光子减速”机制产生可调谐超快超强红外激光脉冲的全新方案。该方案开创性地利用特定“三明治”结构等离子体作为非线性光学器件（“光子减速器”），将普通波长约0.8-1μm的超快超强激光脉冲以极高的效率转化为波长在5-14μm范围内可调谐的相对论光强近单周期飞秒红外激光脉冲。

该方案获得了Nature Photonics评阅人的高度评价，一致认为方案具有高度可行性，将能够在近期实验中获得验证。而这也将填补长期以来该波长范围内超快超强激光光源的空白，开辟相对论红外激光非线性光学的全新研究领域，并为超强激光在阿秒科学、超快化学、强场物理、新加速器与光源等领域的应用带来全新的机遇。

索引：Zan Nie et al. “Relativistic single-cycle tunable infrared pulses generated from a tailored plasma density structure.” Nature Photonics, 2018

DOI：https://doi.org/10.1038/s41566-018-0190-8

Nature Photonics：无创激光视力矫正（Volume 12, Issue 7, July 2018）

来自美国哥伦比亚大学的Sinisa Vukelic及其研究团队在Nature Photonics上发文《角膜的飞秒激光交联——无创视力矫正》，开发出了一种非侵入性的方法来永久矫正近视患者的视力，这种方法在临床前模型中表现出巨大的潜力。

研究中使用了飞秒振荡器，可以产生能量极低、振荡频率极高的激光。当激光照射在眼部时，在焦点区域产生低密度等离子体。低密度等离子体的引入会导致角膜中水分子的电离，并产生活性氧簇，它们与角质蛋白发生反应，形成化学键或化学交联。最终导致整个角膜宏观结构的变化。

同时，所用的激光能量不足以破坏治疗区域的组织，避免了对角膜组织的光学损伤。患者不需要外科手术，副作用和局限性小。且光化学过程不会造成组织紊乱，疗效可以一直保持。

索引：Chao Wang et al. “Femtosecond laser crosslinking of the cornea for non-invasive vision correction.” Nature Photonics, 2018

DOI：https://doi.org/10.1038/s41566-018-0174-8

Laser & Photonics Reviews：激酶信号转导的光活化（Volume 12, Issue 7, July 2018）

光遗传学应用光来处理细胞操作，比如通过工程光敏蛋白转染，来激活分子通道、信号分子和基因转录。近十年来，光遗传学在生命科学方面取得了巨大的进展，但基因转染限制了其在医学上的进一步应用。

来自天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光实验室的胡明列教授课题组在Laser & Photonics Reviews上发表名为《基于飞秒激光器的靶细胞外信号调节激酶的信号转导光活化》的文章，报道了飞秒激光器的短脉冲可以直接激活靶细胞外的信号调节激酶（ERK），而无需任何光遗传学技术。这种全光学的方法可以很容易地通过双光子或共焦显微镜与飞秒激光器的耦合来完成。光刺激可以即刻启动ERK的移位，退出细胞质，转入细胞核，核中的ERK水平可以由多个光刺激的组合进行调节。

这种全光学方法可以在没有任何外源性化学物质或蛋白质存在的情况下激活ERK，在相关研究中具有极大的潜力。

索引：Shaoyang Wang et al. “Photoactivation of Extracellular‐Signal‐Regulated Kinase Signaling in Target Cells by Femtosecond Laser.” Laser & Photonics Reviews, 2018

DOI：https://doi.org/10.1002/lpor.201870030

Optica：硅光子电路与InP激光器的混合集成（Volume 5,Issue 7, 20 July 2018 ）

III-V族光源和硅光子电路的有效耦合是集成光学的关键挑战之一。其要求主要有低耦合损耗、小占用空间、高产量的整体装配和自动化量产能力。

来自德国卡尔斯鲁厄理工学院微结构技术研究所的Christian Koos及其研究团队在Optica上发表文章，《基于光子引线键合的硅光子电路与InP激光器的混合集成》，证明了光子引线键合可以利用直接写入双光子光刻，实现光学芯片之间三维自由曲面波导的原位加工，解决了前述问题。在一系列概念证明实验中，研究人员将InP基水平腔面发射激光器连接到无源硅光子电路上，插入损耗仅有0.4分贝。这是迄今两者之间最有效的连接方式。

该研究代表了将光子引线键合发展到混合光子多芯片装配通用集成平台的关键一步。

索引：Muhammad Rodlin Billah et al. “Hybrid integration of silicon photonics circuits and InP lasers by photonic wire bonding.” Optica, 2018

DOI：https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.000876

Nature Photonics：太赫兹电子加速器（Volume 12, Issue 6, June 2018）

电子束的加速和操控成为大多数用于超快成像及光谱学的电子和X射线设备的基础。与传统射频器件相比，新的太赫兹驱动概念在场强、场梯度、激光器同步和紧凑性方面有着数量级的改进，这就使得电子束更短，分辨率更高，基础设施更少，同时还保持高充电容量（pC），高重复率（kHz）和高稳定性。

来自德国汉堡大学物理系、汉堡超快成像中心的Dongfang Zhang及其研究团队在Nature Photonics上发文《分段太赫兹电子加速器和控制器（STEAM）》，提出了STEAM能够在超短电子束的六维相空间上进行多个高场操作。借助于这种由微焦能量的单周期0.3THz脉冲驱动的单个器件，团队实现了太赫兹加速电子束>30 keV，纹理分辨率<10fs，聚焦强度>2 kT m-1，压缩至约100 fs，以及这些操作模式之间的实时切换。

该STEAM设备展示了基于太赫兹的电子加速器、操纵器和诊断工具的可行性，其变革性影响将使相关科学超越当前分辨率极限。

索引：Dongfang Zhang et al. “Segmented terahertz electron accelerator and manipulator (STEAM).” Nature Photonics, 2018

DOI：https://doi.org/10.1038/s41566-018-0138-z

Laser & Photonics Reviews：硅上MoTe2的类激光发射（Volume 12, Issue 6, June 2018）

目前，硅光子学中的短板，是缺少一种能够容易地并入标准硅制造工艺中的光源。

来自中山大学光电材料与技术国家重点实验室的李俊韬及其科研团队在Laser & Photonics Reviews上发文《1305nm的少层硅上MoTe2的类激光发射》。团队在硅光子晶体L3纳米腔中采用基于二碲化钼（MoTe2）的少层半导体过渡金属二卤化物作为增益材料。研究人员在室温下，阈值功率密度为1.5kW/cm^2时，演示了在光通信的“O波段”中心，1305nm的光泵浦硅上MoTe2类激光发射。令人惊讶的是，与通常的理解相反，单层MoTe2并不是实现高效类激光发射所必须的，反而少层MoTe2提供了二维增益材料和获得足够增益的光学模式之间较高的重叠。

使用少层材料为化学气相沉积等制备方法开辟了新的机遇，有利于2D硅器件的发展。

索引：Hanlin Fang et al. “1305 nm Few‐Layer MoTe2‐on‐Silicon Laser‐Like Emission.”Laser & Photonics Reviews, 2018

DOI：https://doi.org/10.1002/lpor.201800015

Optica：光子递归神经网络的强化学习（Volume 5,Issue 6, 20 June 2018 ）

光子神经网络作为一种极具潜力的未来技术，获得了相当大的关注。大规模神经网络中学习能力的演示对于建立光子机器学习基板来说十分重要。迄今为止，还未能在一个全并行高效学习硬件中实现具有众多非线性节点的光子神经网络。

来自法国国家科学研究中心FEMTO-ST研究所、勃艮第大学光学系的D. Brunner及其团队在Optica上发表名为《大规模光子递归神经网络的强化学习》的文章。展示了一个有着多达2025个衍射耦合光子节点的网络，构成了一个大规模递归神经网络。利用数字微镜器件，可以实现强化学习。

该方案完全并行，被动权重将能源效率和带宽最大化。其计算输出有效收敛，实现了良好的性能。

索引：J. Bueno et al. “Reinforcement learning in a large-scale photonic recurrent neural network.” Optica, 2018

DOI：https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.000756

Nature Photonics：对调制不稳定的认识（Volume 12, Issue 5, May 2018）

在光纤中，微弱的调制可以以强泵浦为代价，来形成边带对的三角梳，直到该过程反转。这种转换和反转换的重复循环构成了Fermi–Pasta–Ulam循环。然而，由于这种现象的自发对称破坏性，观察不同种类循环的共存仍然很困难。

来自意大利费拉拉大学工程系的Stefano Trillo和Arnaud Mussot及其研究团队在Nature Photonics上发文《纤维多波混合梳揭示了Fermi–Pasta–Ulam 循环的对称性破缺》，实现了一种新的非破坏性技术，可以使频率模式的幅相演变通过光纤后散射光的后处理重建。研究中清楚地观察到，如何控制输入调制会导致相空间结构出现不同的递归行为。

该技术对于表征其它混合过程和新型rogue-wave的形成以及纤维光学中的波湍动十分重要。

索引：Arnaud Mussot et al. “Fibre multi-wave mixing comb sreveal the broken symmetry of Fermi–Pasta–Ulam recurrence.” Nature Photonics, 2018

DOI：https://doi.org/10.1038/s41566-018-0136-1

Laser & Photonics Reviews：极化激元的可调谐定向激发（Volume 12, Issue 5, May 2018）

纳米光子学中基本构造块的群速度控制和门控定向激发，是一种动态定向激励高压缩光学模式（特别是在电偏压下）的能力。这种能力将使光传播的主动操作应用于信息处理和传输。然而，在内置光源时，以一种灵活的方式引导激励方向仍是一个巨大的挑战。

来自浙江大学现代光学仪器国家重点实验室的陈红胜及其团队在Laser & Photonics Reviews上发表文章《石墨烯-氮化硼异质结构中极化激元的群速度控制和门控定向激发》，揭示了在石墨烯氮化硼（hBN）异质结构中高压缩极化子的可调谐定向激发机制。该效应依赖于耦合等离子体声子极化子群速度符号的控制，这可以通过调节异质结构中的石墨烯化学势来进行翻转（通过静电门控）。

该异质结构为具有可重构功能的纳米光子电路和纳米器件提供了一个极具前景的平台。

索引：Yuyu Jiang et al. “Group‐Velocity‐Controlled and Gate‐Tunable Directional Excitation of Polaritons in Graphene‐Boron Nitride Hetero structures.” Laser & Photonics Reviews, 2018

DOI：https://doi.org/10.1002/lpor.201800049

Optica：自定义散斑强度统计（Volume 5,Issue 5, 20 May 2018 ）

散斑通常是满足瑞利统计的。然而，在很多应用中，许多自定义强度统计的非瑞利散斑依然存在。

来自美国耶鲁大学应用物理系的Hui Cao及其研究团队在Optica上发文《自定义散斑强度统计》，提出了一种目标平面上散斑强度统计自定义的通用方法。通过对单色激光光束的相位进行适当的调整，在实验中以任意的强度概率密度函数产生散斑图案。相对于瑞利散斑来说，这种自定义散斑表现出根本不同的拓扑结构，但保持着相同的空间相关长度。当传播至远离目标平面处时，自定义散斑又会恢复为瑞利散斑。

这项工作为将散斑定制成适合多种应用的形式，提供一个多功能的框架。

索引：Nicholas Bender et al. “Customizing speckle intensity statistics.” Optica, 2018

DOI：https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.000595

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