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腔内双棒串接的基模动态稳定腔研究

物理学报 2008年第8期57卷 4972-4977页

作者：刘崇葛剑虹项震陈军浙江大学现代光学仪器国家重点实验室杭州310027

为了获得大功率高亮度的激光光源,设计并实现了一种使用双棒串接的基模动态稳定谐振腔.通过补偿热致双折射效应以及合理地设计腔内参数,在使用闪光灯抽运的条件下获得了61W的基模连续输出.使用等效热透镜的方法分析了谐振腔参数对激光... 详细信息

为了获得大功率高亮度的激光光源,设计并实现了一种使用双棒串接的基模动态稳定谐振腔.通过补偿热致双折射效应以及合理地设计腔内参数,在使用闪光灯抽运的条件下获得了61W的基模连续输出.使用等效热透镜的方法分析了谐振腔参数对激光器性能的影响,解释了输出镜和全反镜的距离对激光器性能所起的不同作用.

关键词：动态稳定腔双棒谐振腔模式

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混合谐振模式宽带长波红外超表面吸收器研究

中国光学 2020年第1期13卷 131-139页

作者：罗奕梁中翥孟德佳陶金梁静秋秦正候恩柱秦余欣吕金光张宇昊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为了满足红外探测器件集成化和对红外宽光谱范围吸收的需求,设计了一种工作在长波红外波段(8~14μm)的超宽带、高吸收、极化不敏感的超材料吸收器。通过在金属-介质-金属三层异质的超材料吸收器结构的顶部金属周围镶嵌一层介质形成超表... 详细信息

为了满足红外探测器件集成化和对红外宽光谱范围吸收的需求,设计了一种工作在长波红外波段(8~14μm)的超宽带、高吸收、极化不敏感的超材料吸收器。通过在金属-介质-金属三层异质的超材料吸收器结构的顶部金属周围镶嵌一层介质形成超表面,以增加谐振强度和吸收带宽。在8~13.6μm的带宽范围内,该结构有超过90%的平均吸收率,覆盖了大部分长波红外大气窗口波段,对红外探测领域有着重要意义。研究结果表明:镶嵌的金属-介质组成的介质波导模式和谐振腔模式的结合以及传播型表面等离激元模式的激发是形成宽带高吸收的主要原因,并且谐振模式的谐振波长可以通过相关参数来进行调控。本文的研究结果为可调谐宽带长波红外吸收材料的设计提供参考,该设计方法可推广到中波红外波段、甚至长波红外或其它波段。

关键词：超材料吸收器长波红外介质波导谐振腔模式

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嵌入式长波红外超宽带完美吸收器

光学学报 2021年第24期41卷 257-266页

作者：刘坤刘媛媛邓芳朱路刘唤华东交通大学信息工程学院江西南昌330013

为了实现长波红外光谱的高吸收,结合阻抗匹配理论和时域有限差分方法设计了一种长波红外超宽带完美吸收器。首先,分析了金属-介质-金属结构的超材料吸收器,该吸收器在7~14μm波段内的平均吸收率大于91%。然后,在金属-介质-金属结构的基... 详细信息

为了实现长波红外光谱的高吸收,结合阻抗匹配理论和时域有限差分方法设计了一种长波红外超宽带完美吸收器。首先,分析了金属-介质-金属结构的超材料吸收器,该吸收器在7~14μm波段内的平均吸收率大于91%。然后,在金属-介质-金属结构的基础上提出了一种嵌入式结构的超宽带完美吸收器,该吸收器在7~14μm波段具有近乎完美的吸收特性,平均吸收率可达到97.55%,且具有偏振不敏感特性;在入射角度为50°时的平均吸收率仍大于90%(横磁模式下为90.5%、横电模式下为93.7%)。研究结果表明,表面等离子体和法布里-珀罗谐振腔等多种模式的共同作用是获得宽波段完美吸收的主要因素。设计的吸收器在红外光谱内实现了优异吸收,在能量收集、红外传感器等领域具有潜在的应用价值。

关键词：光学器件超材料吸收器红外宽波段谐振腔模式

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利用特征向量法分析有源失调腔的2维模场

强激光与粒子束 2009年第7期21卷 982-986页

作者：冯琛冯国英黄宇李玮李刚张秋慧四川大学电子信息学院成都610064

利用一种用于光腔模式及光束传输模拟计算的特征向量法计算有源腔的2维失调,通过对谐振腔几何关系的求解,以及对增益进行薄层模型处理,最后利用特征向量法计算有源腔失调后的模式分布,发现失调造成了模式强度分布不均匀,并带来模式阶数... 详细信息

利用一种用于光腔模式及光束传输模拟计算的特征向量法计算有源腔的2维失调,通过对谐振腔几何关系的求解,以及对增益进行薄层模型处理,最后利用特征向量法计算有源腔失调后的模式分布,发现失调造成了模式强度分布不均匀,并带来模式阶数的改变。计算了相应的光束质量因子,结果表明:在一定失调范围内,失调可能会带入新的模式竞争;谐振腔在一定范围的失调情况下,各阶模式的光束质量可能变好,也有可能变差,随着模式阶数的增加光束质量整体趋势是越来越差;原来简并的模式可能不再简并。该方法可以为计算失调后谐振腔的模场带来方便。

关键词：激光谐振腔特征向量谐振腔模式 2维失调角增益光束质量因子

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孔径光阑输出对太赫兹激光器模式特性的影响

强激光与粒子束 2018年第12期30卷 54-57页

作者：朱保华周逊中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900

孔径光阑耦合技术是大功率光泵气体太赫兹激光器的一种常用谐振腔设计方法。在不考虑波导对腔内模式形成的影响下,采用传输矩阵的特征向量法,针对孔径光阑耦合太赫兹谐振腔的腔内本征模式以及输出光束特性进行了数值模拟,得到了该种谐... 详细信息

孔径光阑耦合技术是大功率光泵气体太赫兹激光器的一种常用谐振腔设计方法。在不考虑波导对腔内模式形成的影响下,采用传输矩阵的特征向量法,针对孔径光阑耦合太赫兹谐振腔的腔内本征模式以及输出光束特性进行了数值模拟,得到了该种谐振腔在不同g参数下损耗最低的几种本征模式及其相应的衍射损耗;采用衍射积分与矩阵光学结合的方法计算了孔径光阑输出太赫兹激光的光束特性,得到不同本征模式的远场衍射光斑及发散角。研究工作为孔径光阑耦合的气体太赫兹激光器设计提供了理论参考。

关键词：气体太赫兹激光器孔径光阑耦合谐振腔模式输出光束特性

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多程环形腔小孔耦合输出模式的理论分析

四川大学学报（自然科学版） 2001年第3期38卷 358-361页

作者：易亨瑜李育德陈梅四川大学电子信息学院光电系成都610064

利用多元件腔的衍射积分方程及光学ABCD定律 ,得出了多程环形腔小孔耦合输出模式的相关计算公式 .理论分析和迭代法数值计算表明 ,低阶贝塞尔光束是适合多程环形腔的稳定模式 ;

关键词：多程室圆筒形增益介质环形腔小孔耦合谐振腔模式激光器

基于新型微纳光栅的波长选择型石墨烯光探测器研究

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基于新型微纳光栅的波长选择型石墨烯光探测器研究

作者：梁俊芳河北工程大学

学位级别：硕士

光电探测器作为光接收端的一个重要组成部分,在光通信领域有着重要的应用。随着通信速率和通信质量的不断提高,研究具有宽响应波长和高响应度的高性能光电探测器的需求日益凸显。石墨烯作为新型二维材料的代表,因其优越的光电特性在光... 详细信息

光电探测器作为光接收端的一个重要组成部分,在光通信领域有着重要的应用。随着通信速率和通信质量的不断提高,研究具有宽响应波长和高响应度的高性能光电探测器的需求日益凸显。石墨烯作为新型二维材料的代表,因其优越的光电特性在光电探测领域表现出很强的应用潜力。为了克服波分复用系统中传统光接收端分立器件结构存在的尺寸大、集成度低的缺点。本文以基于石墨烯材料的光电探测器为主要研究对象,从石墨烯光电探测器中石墨烯吸收效率过低导致器件响应度低的关键问题入手,基于不同的微纳光栅结构构建石墨烯光探测器模型。得益于谐振波导光栅以及谐振腔结构对光场模式的调控能力,所提出结构模型在实现波长选择性探测的同时还具有带宽调控的功能。论文主要研究工作及相应结果如下:(1)基于零对比度光栅和高对比度光栅结构,分别提出了具有波长选择特性的石墨烯光探测器的不同模型。对于零对比度光栅的石墨烯光探测器模型,基于耦合模理论建立了器件物理模型,揭示了相关物理机理。结果表明,石墨烯在波长1535.8 nm和1555.0 nm处实现了近乎完美的双窄带吸收,吸收率分别可达99.8%和99.9%。对于高对比度光栅的石墨烯光探测器模型,主要研究了高对比度光栅对结构模型的影响。结果表明,光栅层厚度的变化可以使得谐振峰在1.5μm–1.6μm的波长范围内发生偏移的同时保持高吸收效率,并且谐振腔长度的变化会使光谱呈周期性规律出现。(2)基于谐振光栅结构对光场模式的调控能力,构建出双层非对称超构光栅结构的石墨烯光探测器模型。基于耦合模理论建立了器件的物理模型,采用有限元法研究了模型性能。结果表明,改变结构中谐振腔的腔长,使得结构的本征值信息发生变化,进而在实现波长选择性吸收的同时还能调控其带宽,线宽的变化范围为0.2 nm–1.2 nm。此外,基于石墨烯的化学势可调特性实现了吸收效率的动态调节。

关键词：谐振波导光栅石墨烯光吸收增强光探测器谐振腔模式

Optimization of nanocavity field enhancement using two-dimensional plasmonic photonic crystals

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Chinese Science Bulletin 2012年第1期57卷 77-82页

作者： TAO Xing DONG ZhenChao Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China

We have investigated the influence of Ag nanorod radius(r)on the resonant modes of a two-dimensional plasmonic photonic crystal(PPC)with dipole sources embedded into the central vacancy area,using finite-difference time-domain *** the localized surface plasmon(LSP)mode of individual Ag nanorods and the resonant cavity mode of PPC are found to vary as a function of *** resonant cavity mode is strongly enhanced as r is increased,while the LSP signal will eventually become no longer discernable in the Fourier spectrum of the time-evolved *** optimized condition for the nanocavity field enhancement is found for a given PPC periodicity(e.g.d=375 nm)with the critical nanorod radius rc=d/*** this point the resonant cavity mode has the strongest field enhancement,best field confinement and largest *** attribute this to competition between the blocking of cavity confined light to radiate out when the cavity resonant frequency falls inside the opened photonic stopband as r reaches rc,and the transfer of cavity mode energy to inter-particle plasmons when r is further increased.

关键词：二维光子晶体电浆谐振腔模式时域有限差分方法优化表面等离子傅立叶频谱 PPC

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有源腔模式的有限元数值矩阵计算法

光学与光电技术 2005年第5期3卷 40-42页

作者：雍富强王又青华中科技大学激光技术国家重点实验室武汉430074

提出了一种计算有源腔模式分布的有限元数值矩阵方法。对腔镜进行基于菲涅耳–基尔霍夫衍射积分定理的有限元划分,利用MATLAB计算出光一次往返的传输矩阵。然后根据自再现理论,求出矩阵的特征值和特征向量。从而确定谐振腔的模式分布,... 详细信息

提出了一种计算有源腔模式分布的有限元数值矩阵方法。对腔镜进行基于菲涅耳–基尔霍夫衍射积分定理的有限元划分,利用MATLAB计算出光一次往返的传输矩阵。然后根据自再现理论,求出矩阵的特征值和特征向量。从而确定谐振腔的模式分布,给新型谐振腔的研究带来极大方便。

关键词：特征值法传输矩阵有限元谐振腔模式