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热效应作用下SiO_(2)光学微腔中的多孤子光场分析

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光学学报 2024年第10期44卷 385-392页

作者：徐昕叶回春焦晨金雪莹潘成亮陈东夏豪杰合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230027

光学微腔中热效应对腔内光场的演化有重要的影响。在Lugiato-Lefever方程的基础上,分析了热效应对SiO_(2)光学微腔中光场演化的影响。研究发现,在零失谐的初始条件下,热效应可以在腔内激发出多孤子光场,但由于热效应的加剧,该光场只能... 详细信息

光学微腔中热效应对腔内光场的演化有重要的影响。在Lugiato-Lefever方程的基础上,分析了热效应对SiO_(2)光学微腔中光场演化的影响。研究发现,在零失谐的初始条件下,热效应可以在腔内激发出多孤子光场,但由于热效应的加剧,该光场只能短暂存在。因此,当多孤子光场产生后,利用调谐泵浦波长和功率的方式来保持微腔内的多孤子。通过选择合适的泵浦功率和波长扫描速度,可有效补偿热效应引起的失谐,维持多孤子光场。此外,泵浦的参数也会对调谐后的光场产生不同的影响。改变泵浦功率可以改变调谐后多孤子光场中脉冲的数量,泵浦功率越高,则热效应越明显,调谐后的多孤子光场包含的脉冲数量也越多。而泵浦波长的调谐速度过小,会导致多孤子光场逐渐消失;泵浦波长扫描过快,会引起微腔工作于正失谐状态,从而导致原有的多孤子演化为混沌光场。

关键词：激光器光学微腔热效应多孤子光场调谐

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光学微腔磁传感器（特邀）

光子学报 2024年第5期 130-142页

作者：刘健飞胡志刚高艺萌李贝贝北京凝聚态物理国家研究中心中国科学院物理研究所

磁场传感在基础物理研究及生物医疗、航空航天、军事、工业等领域的应用方面都发挥着重要作用。在过去的几十年间，研究人员已发展出超导量子干涉器件磁力仪、光学原子磁力仪、金刚石氮空位色心磁传感器等诸多高灵敏度磁传感器。光学微... 详细信息

磁场传感在基础物理研究及生物医疗、航空航天、军事、工业等领域的应用方面都发挥着重要作用。在过去的几十年间，研究人员已发展出超导量子干涉器件磁力仪、光学原子磁力仪、金刚石氮空位色心磁传感器等诸多高灵敏度磁传感器。光学微腔由于其品质因子高，模式体积小，因此可显著增强传感的灵敏度，近年来被广泛应用于高灵敏磁传感器的研究。本文对这种新兴的光学微腔磁传感器进行了全面介绍。光学微腔磁传感器根据工作原理的不同，大致可分为磁致伸缩磁传感器、扭矩磁传感器和磁光效应磁传感器这三类。本文介绍了这三类微腔磁传感器的工作原理和发展现状，并总结了多种提升磁场探测灵敏度的手段，最后对微腔磁传感器的发展方向和应用前景进行了展望。

关键词：光学微腔磁传感器高灵敏度小型化回音壁模式光学微腔

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热效应作用下SiO光学微腔中的多孤子光场分析

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光学学报 2024年

作者：徐昕叶回春焦晨金雪莹潘成亮陈东夏豪杰合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室中国科学技术大学精密机械与精密仪器系

光学微腔中热效应对腔内光场的演化有重要的影响。在Lugiato–Lefever方程的基础上，分析了热效应对SiO2光学微腔中光场演化的影响。研究发现，在零失谐的初始条件下，热效应可以在腔内激发出多孤子光场，但由于热效应的加剧，该光场只... 详细信息

光学微腔中热效应对腔内光场的演化有重要的影响。在Lugiato–Lefever方程的基础上，分析了热效应对SiO2光学微腔中光场演化的影响。研究发现，在零失谐的初始条件下，热效应可以在腔内激发出多孤子光场，但由于热效应的加剧，该光场只能短暂存在。因此，当多孤子光场产生后，利用调谐泵浦波长和功率的方式来保持微腔内的多孤子。通过选择合适泵浦功率和波长扫描速度，有效补偿热销引起的失谐，维持多孤子光场。此外，泵浦的参数也会对调谐后的光场产生不同的影响。泵浦功率可以改变调谐后多孤子光场中脉冲的数量，泵浦功率越高，热效应越明显，调谐后的多孤子光场包含的脉冲数量也更多。而泵浦波长调谐速度过小，会导致多孤子光场逐渐消失；泵浦波长扫描过快，会引起微腔工作于正失谐状态，从而导致原有的多孤子演化为混沌光场。

关键词：光学微腔热效应多孤子光场调谐

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回音壁模式光学微腔及其应用研究进展

光通信研究 2024年第3期 83-91页

作者：黄嘉祺邹辉南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023 中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621054

近年来,高品质因子的回音壁模式(WGM)光学微腔发展迅速,成为光学和物理领域的热点研究。光学微腔是一种微型光学元件,由于其微小的尺寸和高品质因子,可以加强光与物质的相互作用并使光在其中长时间存留。WGM光学微腔是光学微腔的典型代... 详细信息

近年来,高品质因子的回音壁模式(WGM)光学微腔发展迅速,成为光学和物理领域的热点研究。光学微腔是一种微型光学元件,由于其微小的尺寸和高品质因子,可以加强光与物质的相互作用并使光在其中长时间存留。WGM光学微腔是光学微腔的典型代表之一,具有体积小、灵敏度高和寿命长等优点,目前,基于WGM光学微腔的应用主要集中在各类传感、激光器和滤波器等领域。然而,当前对WGM光学微腔的研究还未实现大规模生产,仅处于实验室研究阶段,工业化生产还存在成本高、制作工艺困难等缺点。文章重点介绍了WGM光学微腔的研究进展,阐述了回音壁材料对Q值的影响,近几年WGM光学微腔在传感、激光器和滤波器领域的应用,并提出了在可能实现全光网络的未来WGM光学微腔存在的挑战及进一步研究方向。对于后续研究,文章认为首先需降低成本、缩短时间,提高制备工艺的精度和效率;其次,需要解决微腔与光学器件耦合的问题,提高耦合效率并提高抗干扰能力;最后,需要解决腔体对环境的敏感性问题,以确保微腔在制备滤波器等器件时具有良好的稳定性。

关键词：回音壁模式高品质因子光学微腔传感

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基于高Q值Si3N4片上光学微腔的孤子光频梳

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半导体光电 2024年第2期45卷 211-215,318页

作者：杜润昌成都天奥电子股份有限公司技术研发中心成都610037

高Q值片上微腔已被证明是一种性能优异的克尔孤子光学频率梳产生平台。由片上多模波导构成的Si3N4微腔可以同时实现产生暗孤子所必须的高品质因子和反常色散。为了进一步降低产生单孤子光频梳的阈值功率,文章设计了一种具有欧拉弯曲的... 详细信息

高Q值片上微腔已被证明是一种性能优异的克尔孤子光学频率梳产生平台。由片上多模波导构成的Si3N4微腔可以同时实现产生暗孤子所必须的高品质因子和反常色散。为了进一步降低产生单孤子光频梳的阈值功率,文章设计了一种具有欧拉弯曲的新型跑道型Si3N4微腔,与传统的圆形弯曲波导相比,跑道型微腔直波导连接处弯曲半径的突然变化被显著抑制,这抑制了高阶模式耦合并降低了传播损耗,从而获得了超过5×10^(6)的品质因子。基于该新型微腔,使用辅助激光加热方法仅用47mW泵浦激光器(估计片上泵浦功率为33mW)就产生了重复频率在Ka波段且带宽超过20nm(对应于129fs的脉冲持续时间)的单孤子微腔光频梳。

关键词：光学微腔孤子光频梳欧拉弯曲飞秒脉冲

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光学微腔中高阶色散对图灵环光场的影响

光子学报 2022年第11期51卷 186-192页

作者：徐昕叶回春金雪莹高浩然陈东陆洋于连栋合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室合肥230009 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230027 中国石油大学(华东)控制科学与工程学院山东青岛266555

光学微腔中高阶色散会对腔内的图灵环光场产生重要的影响,基于Lugiato-Lefever方程,采用分步傅立叶法对方程求解,分析光场在腔内的演化过程。研究发现,微腔中的奇次高阶色散会导致图灵环光场以恒定的速度发生时间漂移,色散系数的正负会... 详细信息

光学微腔中高阶色散会对腔内的图灵环光场产生重要的影响,基于Lugiato-Lefever方程,采用分步傅立叶法对方程求解,分析光场在腔内的演化过程。研究发现,微腔中的奇次高阶色散会导致图灵环光场以恒定的速度发生时间漂移,色散系数的正负会导致漂移方向不同,且色散值越大,漂移速度也越大;偶次高阶色散不会对腔中的图灵光场产生影响。此外,高阶色散会引起图灵光场中的高阶模式产生较强的色散波。

关键词：超快光学光学微腔图灵环高阶色散色散波

超高Q值光学微腔光谱信号采集系统设计与分析

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光学学报 2023年第5期43卷 149-157页

作者：蔡瑞涛王梦宇李雅婷郭状张海林谢成峰张磊吴涛伏燕军南昌航空大学江西省光电信息科学技术重点实验室江西南昌330063 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026

针对超高品质因子Q值光学微腔实验系统的光谱数据采集难题,设计了一款针对光学微腔的光谱信号采集系统。对光谱信号采集系统进行了基本功能验证,证明了系统的稳定性和实用性;分别测试了基于电弧放电法制备的光纤微球腔与基于超精密抛光... 详细信息

针对超高品质因子Q值光学微腔实验系统的光谱数据采集难题,设计了一款针对光学微腔的光谱信号采集系统。对光谱信号采集系统进行了基本功能验证,证明了系统的稳定性和实用性;分别测试了基于电弧放电法制备的光纤微球腔与基于超精密抛光法制备的氧化硅晶体微盘腔。采集了光纤微球腔和氧化硅晶体微盘腔的透射谱,并对其模式谱线进行追踪。结果表明:光纤微球腔的Q值达到2.26×10^(6),氧化硅晶体微盘腔的Q值达到109;采集系统具有很好的消噪功能,模式谱线能长时间保持稳定。针对超高Q值光学微腔开发的光谱信号采集系统具有很高的可靠性,可用于微腔光子学系统以及后续微腔传感应用开发。

关键词：集成光学光学微腔光谱采集微腔传感品质因子

光学微腔调节顶发射单色绿光OLED微显示器件色纯度研究

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红外技术 2022年第7期44卷 652-658页

作者：秦国辉于晓辉钱福丽段瑜杨启鸣芶国汝云南北方奥雷德光电科技股份有限公司云南昆明650223 昆明物理研究所云南昆明650223

有机电致发光器件的发光颜色与色纯度在很大程度上受限于有机材料本身特性,而通过光学微腔效应可以从器件结构的改变来进行色纯度的调节。本文介绍了一种通过调节有机结构中空穴传输层和电子阻挡层厚度,从而改变器件微腔腔长,获得高纯... 详细信息

有机电致发光器件的发光颜色与色纯度在很大程度上受限于有机材料本身特性,而通过光学微腔效应可以从器件结构的改变来进行色纯度的调节。本文介绍了一种通过调节有机结构中空穴传输层和电子阻挡层厚度,从而改变器件微腔腔长,获得高纯度顶发射单色发光器件的方法。利用这种方法制作的有机顶发射绿色磷光器件结构为Si Substrate/Ag/ITO/NPB:F16CuPc(10 nm,3%)/NPB(x nm)/TCTA(y nm)/mCP:Ir(ppy)3(40 nm,6%)/Bphen:Liq(30 nm,40%)/Mg:Ag(12 nm,10%)/Alq3(35 nm),改变NPB和TCTA的厚度,获得了高色纯度发光器件,正向出射绿光的色坐标达到(0.2092,0.7167),接近标准绿光(0.21,0.71)。

关键词： OLED微显示器绿光色纯度光学微腔

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封装型回音壁模式光学微腔器件稳定性研究

中国激光 2022年第17期49卷 136-143页

作者：王梦宇刘霁阳李远松范乐康艾文成黄宇帆刘经钰吴涛谢成峰郭状万生鹏伏燕军南昌航空大学测试与光电工程学院无损检测教育部重点实验室江西南昌330063

回音壁模式光学微腔凭借其超高的品质因数和极小的模式体积在微型激光器、光学滤波器、非线性转换器和光学传感器等光子学器件中扮演着重要的角色。然而,这类微腔光学系统的谐振特性受外界环境的影响非常大,需要消除外界环境对微腔器件... 详细信息

回音壁模式光学微腔凭借其超高的品质因数和极小的模式体积在微型激光器、光学滤波器、非线性转换器和光学传感器等光子学器件中扮演着重要的角色。然而,这类微腔光学系统的谐振特性受外界环境的影响非常大,需要消除外界环境对微腔器件的干扰才能进入外场应用。研究了回音壁模式光学微腔的间接封装技术,封装型微球腔器件的Q值达到5.1×10^(7)。研究了封装型微腔器件的稳定性,分析了谐振模式透过率、谐振点偏移和半峰全宽的艾伦方差。结果显示,设计的封装型微球腔器件有着很强的稳定性,并且具有强鲁棒性、便携性、隔离性、集成性等诸多优势,推动了微腔器件的实用化。

关键词：光纤光学光学微腔耦合封装器件稳定性艾伦方差