北理工光電學院在光學、材料及信息交叉學科取得系列進展
發布日期：2016-11-27 供稿：光電學院 陳冰昆
編輯：辛嘉洋 審核：鄒銳 閱讀次數：學科交叉點是科學領域產生新理論、新發明的突破口。光學工程是一門與信息、材料、能源、生命、儀器、計算機及微電子技術等學科緊密結合和交叉融合的學科。近年來，光學與納米材料的碰撞，給新型顯示、健康照明等領域帶來了新的機遇。
北京理工大學光電學院王涌天教授團隊主動抓住機遇，在科技部973計劃項目、國家自然科學基金重點項目、重點國際合作項目、面上項目以及青年基金項目各類項目資助下，通過廣泛的校內外、國內外合作，在全息三維顯示、量子點顯示、健康照明等領域取得了一系列進展，并在該領域國際著名期刊上發表了多篇論文，產生較大的影響，有效提高了我校光學工程學科的基礎研究成果水平。
研究團隊與英國伯明翰大學Shuang Zhang教授研究組、德國帕德伯恩大學Thomas Zentgraf教授研究組以及國防科技大學和新加坡國立大學合作，提出一種非線性超穎表面多通道全息顯示的方法。利用線性與非線性超穎表面幾何相位特性，通過迭代優化編碼，將三個獨立目標圖像同時編碼到一幅全息圖上，實現了在不改變入射光物理特性的情況下僅通過改變觀察條件即可觀察到不同通道信息，各個通道之間無明顯串擾。優化的超穎原子結構使寬譜段的多通道圖像獨立重建顯示成為可能。該項研究成果于今年6月16日發表于Nature子刊《自然通訊》(Nature Communications,7:11930, 2016)。
研究團隊中黃玲玲副研究員等人與德國帕德伯恩大學Thomas Zentgraf教授研究組以及清華大學白本鋒教授研究組合作，提出一種利用多種全息混合復用方式提高超穎表面全息圖信息容量的方法。利用超穎表面獨特的手性選擇性相位調控，結合合成譜全息算法，并編碼到超穎表面，分別實現了同軸全息圓偏振雙通道復用，同軸全息偏振-位置復用，以及離軸全息偏振-位置-角度混合復用。在此基礎上，采用金屬-介質-金屬結構，實現了反射式離軸全息復用，極大地提高了衍射效率，裸眼可觀測到清晰圖像，實現全息圖像放大。該研究成果發表于國際著名期刊《先進材料》(Advanced Materials, 27:6444-6449, 2015)。
研究團隊中劉娟教授等人與澳大利亞斯威本科技大學的Min Gu院士研究組合作，研制了基于金顆粒摻雜量子點光折變聚合物材料的亞波長可刷新全息三維顯示器件，實現大視角全息三維顯示。該項研究成果于今年1月發表于國際知名期刊《先進光學材料》(Advanced Optical Materials, 4(1):70-75, 2016)。
博士后陳冰昆博士與材料學院鐘海政教授、香港城市大學Andrey Rogach教授合作，發展了單源前驅體熱分解法來制備水鋁石礦藍光材料，獲得熒光量子產量近70%的藍光材料。解決了長期以來水鋁石礦發光效率低，合成條件苛刻（高溫高壓）的難題；并將其用于紫外芯片激發型白光LED (UV型白光LED)器件應用，獲得了～30 lm/W的流明效率，是迄今為止基于此類材料報道的最高效率。結合紅色CuInS2納米晶熒光粉制備了高質量白光LED器件，顯色指數可達95。這一研究成果在線發表于《先進材料》雜志(Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/adma.201604284)。
研究團隊與材料學院鐘海政教授與華中科技大學韓俊波教授使用Z掃描技術研究了鈣鈦礦量子點以及全無機CsPbBr3量子點兩類量子點的三階非線性光學性質，研究表明這兩類材料在800nm飛秒激發條件下具有與傳統量子點可比擬甚至超越傳統量子點的三階非線性光學系數，兩類材料均表現出自散焦特性，并由于兩類材料在組分與結構上的差異，在非線性吸收特性當中具有不同的表現。在低級發密度下CH3NH3PbBr3量子點表現出雙光子吸收，而CsPbBr3量子點表現出飽和吸收。兩類材料的不同特征將有助于其在光計算、光存儲、光開關等非線性光學領域的研究和應用。這一成果于2016年7月發表于《先進光學材料》雜志(Advanced Optical Materials., 2016, 4(11),1732-1737)。
圖：交叉性光學學科獲得的成果實例
文章列表與鏈接：
1. Weimin Ye, Franziska Zeuner, Xin Li, Bernhard Reineke, Shan He, Cheng-Wei Qiu, Liu, Juan Liu, Yongtian Wang*, Shuang Zhang*, Thomas Zentgraf*, Spin and Wavelength Multiplexed Nonlinear Metasurface Holography.[J]. Nature Communications , 2016, 7:11930
http://www.nature.com/articles/ncomms11930
2.Lingling Huang* , Holger Mühlenbernd, Xiaowei Li, Xu Song, Benfeng Bai, Yongtian Wang*, Thomas Zentgraf*. Broadband hybrid holographic multiplexing with geometric metasurfaces. Advanced Materials , 2015, 27: 6444-6449.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201502541/abstract
3. Xiangping Li,* Juan Liu, Liangcai Cao, Yongtian Wang , Guofan Jin, and Min Gu*. Light-Control-Light Nanoplasmonic Modulator for 3D Micro-optical Beam Shaping[J]. Advanced Optical Materials, 2016, 4(1):70–75.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201500405/full
4. Bingkun Chen,*, Andrei S. Susha, Claas J. Reckmeier, Stephen V. Kershaw, Yongtian Wang, Bingsuo Zou, Haizheng Zhong and Andrey L. Rogach,*. Mesoporous Aluminum Hydroxide Synthesized by a Single-Source Precursor-Decomposition Approach as a High-Quantum-Yield Blue Phosphor for UV-Pumped White-Light-Emitting Diodes[J]. Advanced Materials , 2016, DOI: 10.1002/adma.201604284.
http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adma.201604284/abstract
5. Wen-Gao Lu, Cheng Chen, Dengbao Han, Linhua Yao, Junbo Han, Haizheng Zhong,* and Yongtian Wang,*. Nonlinear Optical Properties of Colloidal CH3NH3PbBr3 and CsPbBr3 Quantum Dots: A Comparison Study Using Z‐Scan Technique[J]. Advanced Optical Materials , 2016, 4(11),1732-1737.
http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adom.201600322/abstract
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