微小孔径激光器的工艺及器件功率和寿命特性分析

在650nm波长半导体激光器的基础上制造出了高输出功率的微小孔径激光器.驱动电流为25mA时， 输出功率达到0.4mW，最大功率可达１mW以上.叙述了微小孔径激光器的特殊的制造工艺，并分析了器件可能的失效机理. 关键词： 近场光学 微小孔径激光器 半导体激光器 失效分析     

微小孔径激光器的光谱特性综述

微小孔径激光器(Very-small-aperture laser,VSAL)是近年发展起来的新型有源纳米激光光源。出射光端面的孔径形状是决定其性能的重要因素之一。多种异形孔径被先后提出并证明能极大地提高VSAL的出射效率。相关研究结果表明,常规孔径形状的通光效率随入射波长的增大急剧下降,但异形孔径的通光效率会出现一个谐振峰,在谐振峰位置通光效率得到了显著的提高。通过改变孔径形状参数或增加表面纳米形貌结构,可以调整纳米孔径本身的谐振波长峰值,改善VSAL的性能。综述了纳米孔径的光谱特性以及利用这种特性优化VSAL的性能,并对未来的研究前景做了适当的展望。     

基于纳米孔径激光器的近场光存储的最新发展

近几年发展起来的近场光学原理和方法为实现超高密度光学数据存储开辟了新的技术途径。基于近扬光学方法的最小信息记录单元尺寸突破了经典光学分辨率的衍射极限 ,理论存储密度高达 1 0 0 0Gb/平方英寸 ,受到了研究人员和工业界的广泛关注。着重介绍了用于近场光学存储的纳米孔径激光器的原理、结构、优点 ,对它的实现方法和发展状况作了详细的阐述 ,并对其在近场光存储领域未来的发展趋势进行了展望     

纳米孔径激光器出射孔径设计

采用三维时域有限差分（FDTD）方法计算和比较了不同形状和尺寸的纳米孔径半导体激光器的近场分布特性，结果表明采用C形孔径设计可使纳米孔径激光器的输出光强最大值比方孔和圆孔提高了3－4个数量级，通光效率也会有显著提高而聚焦光斑尺寸基本不变。并提出C形孔在孔径尺寸为1／3波长左右时输出光场分布最优。纳米孔径激光器可用于超高密度近场光存储、近场光学超衍射分辨成像、纳米光刻等。     

孔径型超分辨近场结构光盘的掩膜热效应分析

基于高斯聚焦激光束热效应的超分辨近场结构光盘存储（孔径型Super-RENS）中，应用光学特性导纳矩阵建立的盘片光传导模型，采用有限元分析软件FEMLAB对不同激光功率和脉宽下的Sb掩膜层的孔径形成情况进行数值仿真.结果表明，当一定脉宽的激光功率超过介质的阈值时，掩膜层将有超分辨孔径形成，且孔径大小随功率的增大而增大.理论分析与孔径型Super-RENS光盘样片在不同激光功率下进行写入的实验结果相符，说明光热效应可以较好地描述孔径型Super-RENS光盘掩膜层孔径形成的过程. 关键词： 光存储 孔径型 超分辨近场结构 光热效应     

阶梯型纳米孔径的近场光学局域增强特性研究

提出一种高分辨力与高通光效率兼备的阶梯型纳米孔径设计方法 ,孔径的尺寸从膜层的入射表面向出射表面呈阶梯型逐渐减小 ,直到在膜层的出射表面形成一个亚波长的小孔。采用三维时域有限差分 (FDTD)方法对方形阶梯型纳米孔径及三角形阶梯型纳米孔径进行了数值模拟计算。结果表明 ,由于近场光学很强的局域场增强效应 ,其通光效率与输出光强极大值在具有相同近场光斑尺寸情况下 ,较普通的非阶梯型纳米孔径提高了两个数量级 ,甚至更高 ,有效地提高了输出光功率。采用四台阶三角形阶梯型纳米孔径 ,当光斑半峰全宽为 97nm× 74nm时 ,出射光强极大值达到 10 4 9.76 ,较入射光增强了 10 0 0倍 ,而通光效率大于 1,达到 1.6 7。这种阶梯型纳米孔径可以直接作为纳米孔径激光器的出射孔径提高其输出光功率 ,也可以作为独立的光学屏对入射光进行整形得到具有高输出功率的亚波长尺度光源 ,在纳米尺度光学成像、光谱探测、数据存储、光刻、光学操作等近场光学应用领域具有潜在的应用前景。     

半导体激光器近场图的实验观测

半导体激光器近场图的实验观测杨枫（东北师范大学物理系１３００２４）在许多激光应用中使用的都是半导体激光器，并且往往要求激光器单模输出，所以观测激光器的工作模式非常重要．激光器的纵模可以通过光谱分析观测．半导体激光器谐振腔反射镜很小，所以激光束的方向性...     

近场扫描干涉无孔径显微术

本文介绍了国外研究的一种新型近场扫描无孔径干涉显微镜的原理及结构。这种显微镜的分辨率可达到１ｎｍ，开辟了在亚纳米尺度成像和进行光谱分析的可能性，特别是在化学和生物学研究领域具有潜在的应用前景。     

反射式无孔径近场Raman研究(英文)

近场扫描光学显微技术与Raman光谱技术的结合能够在纳米尺度下提供化学 /结构信息 ,这对很多应用都是至关重要的 ,比如硅器件 ,纳米器件 ,量子点及生物样品单分子研究。本文报导了采用无孔径探针的近场Raman研究。我们的系统有两大特征 :1 近场Raman的增强是通过金属探针上的银镀层实现的 ,无需样品准备 ;2 系统在反射模式下工作 ,适用于任何样品。这两点对实际应用是至关重要的。我们首次在实际硅器件上用 1秒积分时间获得了 1维近场Raman映射和 2维近场Raman图象。我们首次展示了由于积分时间短 ,该技术可用于成象用途。因此 ,这是近场扫描Raman研究中的一次巨大进步。此外 ,我们系统中采用的金属探针可同时用于AFM及电学特性成象 ,比如电阻 ,电容 ,这些是器件应用中的重要参数。     

太赫兹综合孔径近场成像系统设计

根据太赫兹成像兼具微波穿透特性和红外线高分辨率成像的特点,在红外与毫米波成像系统的基础上,提出一种近场太赫兹波被动干涉合成孔径成像系统的设计方案,并对其实现方法进行了分析。系统采用二维波束扫描天线结构实现综合孔径成像,在保证高精度成像的同时降低了系统的复杂度。通过数值仿真对成像系统的成像性能进行分析,仿真结果表明系统具有较高的空间分辨率;并对系统的成像过程进行了模拟仿真,验证了系统的可行性。     

近场光学在高密度存储中的应用

近场光学在高密度存储方面有着很大的潜力 ,使得近场光学存储近年来得到了广泛的关注。近场光学存储具有高密度大容量及可以利用许多已有相关技术等优点 ,预计近场光学存储密度能达到 7Gbit/ cm2 ;它还可以采用硬盘驱动器中的空气悬浮磁头技术和磁光存储中的技术等 ,使近场存储的研究和开发更加迅速。目前 ,近场光学存储主要有三种方案 :探针型方案、超分辨率近场结构、固体浸没透镜方案 ,这三种方案都是通过不同的方法缩小记录光斑来实现高密度的存储。介绍了近场光学存储的原理、研究现状及材料 ,并对三种近场存储方案的实现方法和发展概况作了详细的阐述 ,分析了这三种方案的优缺点     

双曲余弦-高斯光束经微小孔衍射的轴上光强特性

基于横截面上精确表述的光强和瑞利-索末菲衍射积分公式,通过数值计算分析双曲余弦-高斯光束经微小孔衍射的轴上光强特性,详细讨论了偏心参数、微小孔的孔径a和束腰宽度与波长之比w0/对双曲余弦-高斯光束轴上光强的影响。结果表明:双曲余弦-高斯光束的轴上光强分布依赖于偏心参数、孔径a、w0/参数和传输距离。     

Near-field radiation behaviors of super-Gaussian circular aperture antenna

采用口径场理论分析了不同孔束比（孔径与束腰之比）的超高斯分布圆形口径天线近场辐射特性,得到了聚焦条件下焦点位置的近场增益解析式。并对不同观测位置点天线的辐射特性进行了仿真,结果表明：当观测点小于焦距的0.3倍时,且波束阶数大于4时,天线的辐射图样与孔束比无关;当观测点位于焦点时,设定孔束比,不同阶数的波束分布的辐射图样明显不同,但当孔束比为4以上时,辐射图样基本保持稳定,而且高阶波束没有旁瓣出现。     

聚焦条件下的高斯波束矩形口径天线近场分析

采用口径场法对聚焦条件下具有高斯波束的矩形口径天线近场进行了分析,得到了聚焦条件下的近场场强分布与近场增益解析式,并对不同的聚焦位置进行了仿真。结果表明：在近场区,聚焦位置离轴向越近,其场强越强,且增益越大,聚焦位置沿轴向时其场强与增益皆为最大;反之,聚焦位置离轴向越远,其近场场强与近场增益越小。因此,通过聚焦可以显著提高天线口径面场的近场场强与增益指标,从而提高天线系统的有效作用距离。     

超高斯波束圆口径天线近场辐射特性北大核心CSCD

采用口径场理论分析了不同孔束比(孔径与束腰之比)的超高斯分布圆形口径天线近场辐射特性,得到了聚焦条件下焦点位置的近场增益解析式。并对不同观测位置点天线的辐射特性进行了仿真,结果表明:当观测点小于焦距的0.3倍时,且波束阶数大于4时,天线的辐射图样与孔束比无关;当观测点位于焦点时,设定孔束比,不同阶数的波束分布的辐射图样明显不同,但当孔束比为4以上时,辐射图样基本保持稳定,而且高阶波束没有旁瓣出现。     

聚焦条件下的高斯波束矩形口径天线近场分析

 采用口径场法对聚焦条件下具有高斯波束的矩形口径天线近场进行了分析,得到了聚焦条件下的近场场强分布与近场增益解析式,并对不同的聚焦位置进行了仿真。结果表明：在近场区,聚焦位置离轴向越近,其场强越强,且增益越大,聚焦位置沿轴向时其场强与增益皆为最大;反之,聚焦位置离轴向越远,其近场场强与近场增益越小。因此,通过聚焦可以显著提高天线口径面场的近场场强与增益指标,从而提高天线系统的有效作用距离。     

基于近场激发与增强的新型多层纳米薄膜结构在非线性光学器件上的应用与发展前景

传统光学引入了远场衍射的尺度极限。自从提出了近场光学技术以来 ,由于近场扫描光学显微镜 (NSOM)系统的复杂性而使得近扬的引入和利用变得困难。具有多层纳米薄膜结构的超分辨近场结构 (Super RENS)的提出改变了这种局面 ,并在诸如超高密度光学数据存储、近场光刻技术、纳米光子学晶体管等领域获得了重要的应用。围绕Su per RENS技术 ,通过综述它的基本原理、物理机制以及各项应用 ,指出了基于近场激发与增强原理的新型多层纳米薄膜结构在未来非线性光学器件上的应用与发展前景     

高斯分布圆口径天线辐射近场分析

采用口径场法对具有高斯幅度分布的圆口径天线辐射近场进行了分析。推导了非聚焦和聚焦2种工作方式下圆口径天线轴向近场和增益的解析表达式;采用数值积分方法分析了圆口径天线非轴向近场分布特性。分析表明,对于高斯幅度分布的圆口径天线,天线轴向场在近区为振荡分布,其近场增益与口径面分布和观测点位置有关,通过聚焦可以使近场焦点处增益达到远场增益,大大提高焦点及焦点附近区域的电场幅度。     

同轴线法在小孔径真空元件阻抗测量中的应用北大核心CSCD

粒子加速器中真空元件的阻抗是引起束流不稳定的重要原因。基于储存环的新一代同步辐射光源的设计发射度更小,相应地要求更小的真空盒孔径,进而带来阻抗的显著增加,这就要求在设计阶段对真空元件的阻抗进行准确的评估和优化。阻抗测量是验证阻抗模型准确性的重要手段,而同轴线法是常用的实验室测量方法。对小孔径真空元件同轴线法纵向阻抗测量进行了研究,针对窄带阻抗元件,使用pillbox腔开展了相关的阻抗测量,研究了不同的内导体尺寸对于测量结果的影响,同时基于尾场模拟、散射参数模拟以及本征模模拟对测量结果进行了验证,模拟和测量结果符合很好,并证明原有的内导体导致谐振峰频移的理论分析应用于小孔径元件时存在偏差。此外针对非窄带阻抗元件,对条带冲击磁铁结构进行了同轴线法阻抗测量,研究了内导体对结果的影响,验证了同轴线法测量的有效性。