基于新型三环谐振器的诱导透明效应分析

针对谐振式微腔的应用需求, 提出了一种新型三环谐振式微腔结构, 类似于原子系统中的电磁诱导透明, 耦合诱导透明(CRIT)效应在一个新的光学微腔系统中已被实验证明. 该结构在硅基上由三个尺寸完全一样的微环腔组成, 通过理论分析、制备和实验测试, 能够观察到CRIT现象, 其频谱具有低群速的狭窄透明峰, 与光栅耦合器的耦合效率为34%, 并且谐振器的品质因数达到了0.65×10⁵, 同时, 失谐的谐振波长可以通过温度变化来控制, 这在旋转传感、光滤波器、光存储器等方面的应用有重要意义.     

混合表面等离子体激元的纳米激光器设计

为了实现纳米激光器的性能优化，设计了一种基于纳米线、半圆形氟化镁、三角形空气槽和金属脊结构的纳米激光器模型。模型中耦合在低折射率电介质层中的SPP模式和纳米线波导可以在低折射率间隙下像电容器那样存储光能，从而使低折射率的空气槽场强明显增大。应用有限元法在COMSOL Multiphysics软件下，分析了该纳米激光器模型的电场分布、模式特性、品质因数和增益阈值随着设计结构几何参数变化的规律，通过各部分折线图的综合分析来得出模型性能的数据。分析表明：该模型的光场约束能力较强且传播损耗较低，其中归一化面积最小可达到0.004 8，有效传输损耗最小可达到0.002。波导模场区域和限制因素表明，该激光器模型可以实现输出光场的亚波长约束。该模型基本实现了低增益阈值、低传输损耗和高品质因数的要求。     

基于耦合T型空腔的多重法诺共振现象

提出由T型空腔和挡板组成的两种金属-电介质-金属(MIM)波导结构,分别为:正T型空腔结构和倒T型空腔结构,并应用有限元法系统地研究了该结构的透射特性.对于正T型空腔结构,仿真结果出现了双重法诺共振现象,并且共振波长可以通过改变T型空腔长度和高度进行调节.该结构有助于设计成敏感度达到1 620nm/RIU、品质因数为5.4×10~4的纳米传感器.对于倒置T型空腔,在波导中产生了多重法诺共振现象,其敏感度可达1 560nm/RIU,品质因数为9.37×104.该结构有望在光学集成回路,特别是纳米传感器、光束分路器方面具有广泛应用.     

品质因数的多重内涵及其教学探讨

从正弦激励下线性二阶系统的微分方程出发,结合阻尼振子的受迫振动以及RLC串联、并联谐振电路等具体物理情境,剖析了品质因数Q在频率特性、能量转换以及系统各物理参数等多个层次上的内涵,进而探讨如何更好地为工科各专业学生讲授品质因数这一概念.     

外界环境对微球腔品质因数的影响

光学微腔由于其高品质因子(Q)特性具有广泛的应用前景.本文以光学微球腔为例分析了影响Q的各种因素,并通过实验研究分析了光学微球腔所处环境对Q的影响.选用直径约为260 μm的典型微球腔与锥形光纤进行耦合,通过透射谱的变化来反应Q的变化,结果表明,微球腔周围水蒸气的光吸收损耗和粉尘的散射损耗对微球腔的Q影响较大,能够导致...     

RL与C并联谐振电路品质因数精确值的计算

在谐振电路中,品质因数是一个重要的参数.一般教材对RLC串联谐振电路和RLC并联谐振电路的品质因数讨论较多,品质因数一般定义为电压或电流之间的比值.对实际应用中较为常见的电感线圈和电容并联谐振电路,即RL与C并联谐振电路的品质因数的讨论较少.本文根据谐振电路储能与耗能所定义的品质因数,计算了实际中常用的电感线圈和电容并...     

建筑物墙壁电磁耦合截面建模及应用

电磁波照射下的建筑物室内电磁环境具有混响效果,因此可采用功率平衡法（PWB）快速评估室内电磁环境水平。然而目前PWB方法中电大腔壁耦合截面（CCS）的计算模型建立在腔内电磁波不穿透腔壁的条件下,无法直接用于电磁波可穿透室内建筑物墙壁的耦合截面计算。为此,提出了一种适用于电磁波穿透有限厚度建筑物墙壁的CCS计算新模型。该模型考虑实际建筑物墙体的厚度和材料电磁特性,能够充分反映电磁波因有限厚度墙壁多次反射对室内电磁环境水平的影响。将该模型应用于室内电场水平的快速评估,预测结果与实际测量结果吻合较好,证明了所提有限厚度建筑物墙壁CCS模型的合理性。     

RLC串联谐振曲线对称性与品质因数Q的关系

通过将RLC串联谐振电路的谐振曲线方程无量纲化得到一个普适的谐振曲线,并根据它证明了曲线的对称性只取决于品质因数Q的值,而非谐振频率的大小。在实验上用控制变量法也验证了此结论。     

金属-电介质约束的半导体微盘激光器

设计了一种以半导体材料InGaAsP作为核心结构的器件表面蒸镀二氧化硅膜层,在其上蒸镀金膜层,构成金属电介质半导体微盘激光器结构,盘面的厚度为2μm,盘面半径为6 μm ,盘壁侧表面与底面的夹角为45°.使用有限元法对该结构器件的回音壁模式进行数值研究.利用所谓“偏微分方程的弱项形式”有效地抑制了许多局域不变性相关的“伪解”.通过数值求解弱项型矢量亥姆霍兹方程,得到微盘激光器回音壁模式的横磁场分布,在此基础上讨论了其品质因数(Q值)、模体积、不同金属和电介质膜厚度对器件品质因数的影响、盘的半径和其品质因素的关系等相关量,理论计算表明,这种结构的器件较直接在介质表面蒸镀金属膜层结构的器件的品质因数高2～3倍,实验还获得了基阶和高阶的表面等离子体波模式,以及品质因数最大达到约5100的光学-电介质基模.     

具有二维光子带隙结构的太赫兹谐振腔的谐振特性

采用数值计算方法,模拟了具有二维光子带隙结构的太赫兹频段谐振腔的谐振模式场分布,计算了这种谐振腔的品质因数,详细分析了光子晶体结构、缺陷腔几何参量对谐振特性的影响.计算得到频率落在光子晶体禁带内的单一、高阶谐振模式,且缺陷腔横向尺寸越大,谐振模式的阶数越高.这种谐振腔具有很高的品质因数,腔体的纵向长度对品质因数的影响较大.