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喜迎二十大 同心跟党走 | 南开大学许京军团队取得多项重要科研成果

2022-06-01   市委统战部

  全国政协委员、无党派代表人士,南开大学常务副校长、物理科学学院许京军教授领衔科研团队,牢记习近平总书记的嘱托,把学习奋斗的具体目标同民族复兴的伟大目标结合起来,把小我融入大我,立志作出我们这一代人的历史贡献,努力在新时代的壮阔征程上,奋力书写优异的“南开答卷”。

  5月23日,在中国激光杂志社发布的“2021年中国光学十大进展”基础研究类中,许京军教授团队2个研究项目“PT对称和非厄米拓扑态的非线性调控”和“非线性黄昆方程与太赫兹巨非线性效应的实现”入选,与此同时,课题组在太赫兹拓扑光子学领域取得了重要进展,还成功培育出15930克拉、“青莲紫”色蓝宝石,展示了该团队在光学基础研究中的科研实力和重要成果,也展示了我市统一战线代表人士深学笃用知行合一、立足岗位深耕细作的天津行动!

  一、首次实现了非线性对宇称时间对称性和非厄米拓扑态的非线性调控

  “PT对称和非厄米拓扑态的非线性调控”入选“2021中国光学十大进展”基础研究类,为南开大学物理科学学院陈志刚教授、许京军教授带领的课题组研究项目。课题组在国际上首次建立了同时具有非线性、非厄米和拓扑特性的光子学平台。研究人员利用自主研发的连续激光直写技术,首次在非线性晶体中制备了一维非厄米拓扑光子晶格,实现了非线性对宇称时间对称性与非厄米拓扑态的调控,并且理论上进一步讨论了非线性效应对非厄米体系中奇异点的影响,以及拓扑态接近奇异点时敏感性和鲁棒性的拮抗效应。研究结果证明,局部非线性效应可以影响和改变系统整体对称性。该成果改变了人们对开放拓扑系统中非线性效应的认识,为非厄米拓扑体系的非线性研究提供了可行的实验平台和新的发展方向。相关研究成果以南开大学为第一完成单位,共同第一作者为南开大学物理科学学院博士生夏士齐、宋道红教授,第一通讯作者为陈志刚教授。

  二、预言并证实了受激声子极化激元,实现了太赫兹波巨非线性效应

  “非线性黄昆方程与太赫兹巨非线性效应的实现”入选“2021中国光学十大进展”基础研究类,为南开大学物理科学学院吴强教授、许京军教授团队的研究项目。团队在研究过程中,首次将黄昆方程从线性推广至非线性领域,构建出了用于描述受激声子极化激元的非线性黄昆方程,并发现离域的声子极化激元可以极大地增强太赫波的非线性效应。通过设计实验,团队证明了在声子极化激元的作用下,太赫兹波的二阶非线性极化率可以提高五到六个数量级,这一结果也证明了非线性黄昆方程的正确性。这一工作有望在声子极化激元的研究和利用、材料性质调控、太赫兹物理与技术、自旋量子比特的光调控等领域发挥重要的作用。同时,团队的工作还表明,非线性黄昆方程将有可能结合太赫兹声子极化激元与离子晶体,构建新的研究方向。相关研究成果以南开大学为第一完成单位,第一作者为南开大学物理科学学院博士生卢瑶、张琦,第一通讯作者为吴强教授。

  三、非线性光子芯片:太赫兹波局域的拓扑调控

  南开大学许京军教授、陈志刚教授、张心正教授领导的课题组与加拿大国家科学研究院Roberto Morandotti教授的课题组合作研究,在太赫兹拓扑光子学领域取得了重要进展:他们基于SSH模型,首次实验演示了在楔形铌酸锂光子芯片上对基于非线性产生的太赫兹波的拓扑调控,实现了太赫兹拓扑局域态在动量空间的直观观测。并分析对比了手性扰动对拓扑局域态和平庸局域态的影响,进一步证实了手性扰动下太赫兹拓扑态的鲁棒特性。该研究成果以“Topologically tuned terahertz confinement in a nonlinear photonic chip”为题在线发表在Light:Science&Applications。

  四、成功培育15930克拉、“青莲紫”色蓝宝石

  南开大学物理科学学院光电晶体与器件实验室成功培育了“青莲紫”色蓝宝石,即Al2O3单晶。Al2O3单晶熔点高达2000多度、矿物莫氏硬度仅次于钻石,不同成分的Al2O3单晶呈现不同的颜色,除红色单晶被称为红宝石外,其它颜色均称为蓝宝石。蓝宝石和红宝石都是名贵的宝石材料,同时又是重要的光电功能晶体材料,世界第一台激光器就是采用掺铬氧化铝单晶作为激光增益介质,在半导体照明、探测器、激光、医疗等领域蓝宝石已经得到了广泛应用。