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超快光学的基本原理6445（3个学分）时间
OSE 6445 (3 Credits) Time: Tuesday, Thursday 3:00-4:15 Place: CREOL A214 Instructor: P. J. Delfyett, CREOL A-231, (407) 823-6812, delfyett@creol.ucf.edu Office Hours : Open door policy or from 1:30-3:00pm Tuesdays and Thursdays; RM A-231还可以，如果我有空，可以随时安排缩放会议。网络课程：每个学生都必须在课程的第一周结束前完成网络课程的作业。课程目标：让学生在开发和使用picsecond and flstsecond Photonic Technologies进行科学和商业应用的领域中熟练理解最先进的技术文献（即科学期刊出版物）。学生的学习成果：成功的学生将能够在分析和计算上分析超短脉冲传播，生成，测量系统。课程描述：入门概念（以下是了解超快光信号的生成，传输，检测和操纵所需的必要基本数量）。
具有表面端接基团 (-F、-OH、=O、-Cl) 的 Ti3C2Tx MXene 量子点，用于超快光子学
摘要：过渡金属碳化物和氮化物（MXenes）由于其受灵活的组成或表面功能团调控影响的高度可调的电子和光学性质而在光电应用领域引起了广泛关注。先前超快光子研究中使用的 Ti 3 C 2 T x MXenes（-F，-OH，=O封端）通常通过通用的氢氟酸（HF）蚀刻策略合成，这可能导致大量缺陷，从而阻碍 Ti 3 C 2 T x 的光电性能。在本文中，受到通过微密集层剥离法（MILD）蚀刻策略制备的 Ti 3 C 2 T x（-F，-OH，=O，-Cl封端）更高的电导率和载流子迁移率的启发，我们采用液相剥离（LPE）方法进一步优化它，以合成纯 Ti 3 C 2 T x 量子点（QDs）用于超快光子学。与在 1550 nm 下运行的其他 QDs 可饱和吸收体 (SA) 器件相比，我们的 SA 器件表现出相对较低的饱和强度 (1.983 GW/cm − 2 ) 和较高的调制深度 (11.6%)，从而更容易产生锁模脉冲。在通信波段获得了以 1566.57 nm 为中心波长、基频为 22.78 MHz 的 466 fs 的突出超短脉冲持续时间。考虑到基于这种 Ti 3 C 2 T x QDs 锥形光纤的 SA 是对 Er 3+ 掺杂光纤激光器 (EDFL) 的首次探索，这项工作将为超快光子学的应用开辟一条新途径。
铁电 Rashba 半导体 GeTe 中激发体态和表面态的超快热化路径
理解强自旋轨道耦合的窄带半导体中自旋极化载流子弛豫的基本散射过程，对于自旋电子学的未来应用至关重要。[1–8] 一个核心挑战是利用自旋轨道相互作用，在没有外部磁场的情况下实现高效的信息处理和存储。[6–12] 当表面或界面发生反转不对称时，或当自旋轨道相互作用存在于块体中时，可引起较大的拉什巴效应。[13–17] 结果，电子态的自旋简并度被提升，其自旋分裂变为 Δ E = 2 α R | k |，它一级线性依赖于动量| k |和拉什巴效应的强度，用所谓的拉什巴参数 α R 表示。 [18,19] 较大的 Rashba 效应被认为是实现增强自旋极化电流控制、[20,21] 高效自旋注入 [10,22] 和自旋电荷相互转换、[23–26] 较大自旋轨道扭矩、[5,27] 的关键。
强 THz 脉冲驱动的胶体 CdSe/CdS 核/壳量子点中的超快电吸收切换
快速发展的现代光通信系统需要小型电光器件，其光学特性需要能够大幅度快速变化。这种纳米级器件可以用作数据存储或片上数据链路的光互连。[1] 在过去的几十年中，基于量子阱结构的电吸收 (EA) 调制器已被提出在高速光网络中发挥特别有前景的作用。[2,3] 利用量子限制斯塔克效应 (QCSE)，这些材料的光学特性可以通过沿限制轴的外部电场进行调制，即通过倾斜势阱。由于这种“倾斜”的价带和导带，相关的最低能量电子和空穴波函数将定位在势阱的相对侧，从而导致带隙附近的吸收光谱发生变化。这种场诱导调制的典型特征是波函数之间的重叠积分降低，相关光学跃迁的振荡器强度降低，以及跃迁能量降低，这表现为吸收带边缘红移。[4–6]
通过结构化太赫兹脉冲控制超快纠缠切换和单重态-三重态跃迁
摘要 提出使用具有空间纹理偏振的太赫兹 (THz) 矢量光束来控制量子点中两个相互作用电子的自旋和空间分布。我们从理论上研究了自旋和电荷电流密度的时空演化，并通过计算并发度量化了纠缠行为。结果表明，这两个方面都可以由驱动场的参数在皮秒 (ps) 时间尺度上有效控制。通过分析两种具有不同电子 g 因子的不同材料 GaAs 和 InGaAs，我们研究了 g 因子与产生有效能级间跃迁所需的自旋轨道耦合类型之间的关系。这些结果对于将量子点应用为量子信息技术中的基本纳米级硬件元素以及根据需要快速产生适当的自旋和电荷电流很有用。
韦尔半金属磷化铌薄膜中的超快亚 100 fs 全光调制和高效三次谐波产生
近年来，外尔半金属（WSM）在固态研究中引起了广泛关注。它们的独特性质是由电子能带结构中导带和价带的单个接触点决定的，该结构具有线性电子色散。[1,2] 在这种所谓的外尔锥中，电子表现为无质量的准相对论费米子，并由狄拉克方程的相应解外尔方程描述。[3] 这些外尔节点总是以相反手性的成对出现，在动量空间中分开并由拓扑保护的表面态（费米弧）连接。 [4,5] 这种特殊的电子结构产生了许多材料特性，例如高电子迁移率、[6,7] 低温超导性、[8–10] 巨大的磁阻、[11,12] 强烈的异常霍尔效应、[7,11,13] 以及 Adler–Bell–Jackiw 异常。[14–17]
太空货物：地球上的超快速运送
无人商业亚轨道飞行目前用于天气预报、观测和微重力实验。通常，无人研究任务用于在使用火箭进行载人飞行之前测试系统（Foust，2017 年）。亚轨道航天飞行是指航天器达到海平面以上至少 100 公里（62 英里）（卡门线），然后返回地球而不完成绕地球的完整轨道（Santoro 等人，2014 年）。亚轨道航天器的设计速度不足以进入地球轨道。另一方面，轨道航天器能够到达并维持绕地球的轨道。近年来，一些组织（例如维珍银河、蓝色起源和 SpaceX）已经设想或即将能够为商业太空旅游提供定期太空运输。然而，用于旅游和轨道空间站补给的商业太空飞行才刚刚开始：2001 年至 2009 年间，只有七名太空游客访问了国际空间站 (ISS)（太空探险，2013 年），从 2008 年开始，NASA 授予 SpaceX 和 Orbital ATK 两份合同，用于向国际空间站补给货物（NASA，2017 年）。2021 年，维珍银河、蓝色起源和 SpaceX 完成了首次载客商业太空飞行，但仍是非定期的。随着可靠太空飞行器的发展，应该考虑通过亚轨道飞行运输货物的可能性。
超快速充电站光伏与储能系统的多目标优化
摘要 安装超快速充电站 (UFCS) 对于推动电动汽车 (EV) 的普及至关重要。鉴于这种充电技术所需的大量电力，在充电站设计中整合可再生能源 (RES) 和储能系统 (ESS) 是减少其对电网和环境影响的一个有价值的选择。因此，本文提出了一个多目标优化问题，用于优化电动汽车 UFCS 中的光伏 (PV) 系统和电池 ESS (BESS) 的尺寸。提出的多目标函数旨在一方面最小化充电站的年化成本，另一方面最小化产生的污染物排放量。决策变量是 PV 板的数量和要安装的 ESS 的容量。通过应用线性标量化方法，优化问题简化为单目标问题。然后通过遗传算法 (GA) 优化等效的单目标函数。所提出的优化框架已应用于研究案例，结果证明 PV 和 ESS 可以显著降低年化成本和污染物排放量。最后，还进行了敏感性分析以验证所提解决方案的有效性。
确定混合钙钛矿在成核和生长动力学各个阶段的超快载流子动力学
随着有机-无机杂化钙钛矿的技术应用范围不断扩大，从光伏太阳能电池到发光器件，再到纳米级晶体管，确定微结构在决定载流子动力学如何影响器件效率方面的作用至关重要。本文，我们报告了杂化钙钛矿在成核和生长动力学的各个阶段的电荷载流子的超快动力学。溶液加工制造技术，其旋涂条件经过优化以控制中间相的成核密度，在温度梯度退火后转化为杂化钙钛矿。该策略将最终形成大晶粒薄膜的成核和生长步骤解耦，使我们能够探测电子和载流子动力学的差异。令人惊讶的是，我们发现成核微晶已经显示出杂化钙钛矿的电子特性，并且与大晶粒杂化钙钛矿薄膜具有相似的飞秒到纳秒动力学。
通过超快衍射进行分子量子态断层扫描
超快电子衍射和时间分辨串行晶体学是持续革命的基础，该革命旨在从原子层面捕捉分子结构动力学的细节。然而，大多数实验仅捕捉核波包的概率密度来确定时间相关的分子结构，而尚未访问完整的量子态。在这里，我们介绍了一种用于制备和从分子旋转波包进行超快相干衍射的框架，并建立了一种用于超快电子衍射的量子态断层扫描的新变体，以表征分子量子态。对于任意自由度的分子，重建密度矩阵（编码波包的振幅和相位）的能力将使我们能够从实验 x 射线或电子衍射数据重建量子分子电影。