InGaP光学微盘的显微荧光图像观测及分析

利用一套ＣＣＤ显微荧光图像观测和采集分析系统,分别在室 液氮温度下对半径为５μｍ发射波长０．６５μｍ的ＩｎＧａＰ半导体光学微盘的光图像进行了观测。     

GaN光学微盘的显微荧光图像探讨

研制了不同厚度的直径为５－１５μｍ的ＧａＮ光学微盘,并 学微盘的显微荧光图像进行了细致观测和数据值采集。结果表明,在同一个ＧａＮ外延样品上由于厚度的差别,微盘呈现两种不同类型的荧光图像,     

回音壁模式光学微腔传感

回音壁模式光学微腔具有很高的品质因子和较小的模式体积,能极大地增强腔内光场与物质相互作用,已经成为超高灵敏光学传感的优异平台,也是国际学术前沿之一。文章简介了回音壁微腔传感研究现状与热点、微腔传感平台及传感机制原理;着重列举了微腔传感的部分典型应用,例如纳米尺度单个颗粒检测、温度传感、磁场传感、化学气体传感以及压力/应力等物理量传感等;最后对光学微腔传感的研究进行了展望。     

回音壁模式光学微腔的激发模式控制

利用二氧化碳激光器在熔融石英棒上加工出具有超高品质因子的微棒腔,并研究了微腔的曲率、耦合位置以及耦合位置处锥形光纤的半径对激发的模式数量、品质因子以及耦合效率的影响。通过优化加工和耦合过程中的参数,在保证超高品质因子的同时激发出少量模式,有效避免了模式重叠,从而在不同波长下产生了具有频谱光滑包络的孤子光频梳。     

一种新型光学微腔的理论分析

应用波动光学理论,分析了一种新型锥顶柱状光学微腔的本征模式,得到了谐振腔的谐振波长表达式.在谐振波长1550 nm附近进行了设计与仿真优化,优化结果显示新型谐振腔与传统平行腔相比,在腔长为4512.5 nm,直径为3134.4 nm时,其品质因数可以提高22.4%,达到了49928.5,同时谐振腔的有效模式体积减小了47.8%.     

光学微球腔谐振模式研究

使用时域有限差分法对近场耦合状态下的光学微腔进行了计算。系统地研究了微腔中不同阶径向模式的各方面性能的差异。并在此基础上讨论了通过改变耦合参数，选择性增强特定模式的途径。研究了数种非均匀介质微腔的性能改变，指出选择性增强特定模式，可以通过以下两类方法：一是对于均匀介质分布的微腔，通过改变耦合参数来改变修逝波场的场强和相位分布，例如改变入射波的入射角，改变耦合间距。二是通过区域性改变微腔的折射率分布来改变微腔的修逝波场的场强和相位分布，如折射率改变（△n）折射率梯度（dn/dr）。探讨选择性抑制高阶模形成改善微腔性能的途径。使得基模获得到高能量密度，和更低的模式体积为研究原子或离子与微腔的相互作用提供更好的环境。     

光学微瓶腔特性及温度传感应用研究

设计并测试了两种基于微瓶腔结构的温度传感系统。分别基于电弧放电法和自主装法制备了氧化硅材料(SiO₂)和紫外光固化胶(UCA)聚合物材料微瓶腔,通过锥形光纤耦合的方式分析了两种微瓶腔基本特性,并测试它们在温度传感中的应用。实验结果表明,SiO₂微瓶腔在温度上升时的灵敏度为11.13 pm/℃,在温度下降时的灵敏度为10.25 pm/℃;UCA微瓶腔在温度上升时的灵敏度为111.89 pm/℃,在温度下降时的温度灵敏度为102.02 pm/℃。两者在上升和下降时均保持很好的一致性,尤其UCA微瓶腔温度灵敏度比SiO₂微瓶腔提升了10倍。本文传感器具有体积小、价格低、可塑性和重复性好、灵敏度高等优势,在温度传感领域具有潜在应用。     

TiO2溶胶-凝胶光学膜制备工艺对其光学性质的影响

本文对TiO₂溶胶凝胶光学膜膜厚、折射率随不同温度作了在线测量,并讨论了在线温度对其光学性质的影响.考察了提拉速度对膜光学性质的影响。     

光学微球腔及其应用

光学微球腔因其极高的品质因和极小的模式体积，在非线性光学、腔体量子电动力学以及窄带光学滤波、高灵敏度运动传感器、极低阈值激光器等许多研究与应用领域具有广泛的应用前景。文章对光学微球腔的谐振原理、特点、耦合、制备和应用进行了综述。     

半导体光学微腔—研究腔量子电动力学效应的绝妙范例

光学微腔中真空场和电子的行为与它们在自由空间中截然不同，导致了腔量子电动力学的一系列复杂性物理问题，半导体光学微腔是新一代凝聚态微型谐振器的典型代表，是探索腔量子电动力学，寻求新型微腔器及其应用的绝妙范例。文章概要介绍了几种典型的半导体光学微腔及其研究进展。     

确定微型圆柱腔回音廊模式共振峰位置的方法

本文介绍了微型圆柱腔中回音廊模式共振峰位置的两种确定方法,即数值计算法和解析近似公式求解法。用两种方法对回音廊模式的共振峰位置进行了计算比较,结果表明:精确的数值计算结合简便的解析近似公式求解方法,为快速、精确地确定回音廊模式的共振峰位置提供了一种方便和可靠的途径。     

Complex Response Function of Whispering Gallery Dielectric Resonators

A whispering gallery resonator coupled to a dielectric waveguide is experimentally investigated around 86 GHz using a vectorial network analyzer. The resulting complex response function is compared with a theoretical model, simplified assuming negligible stationary waves; indeed their presence can be effectively compensated by a proper normalization procedure, made possible by a suitable analysis in the complex field. It is demonstrated that the proposed approach well reproduce the experimental results in a wide range of coupling conditions. Moreover, some outcomes of the model concerning the power flowing into the resonator are briefly discussed.     

相位匹配下锥形光纤激发出的回廊模谐振

分别计算不同直径下锥形光纤基模和玻璃微球谐振腔内最低阶径向回廊模的传播常量,利用相位匹配条件,作出了锥形光纤与石英玻璃微球腔的直径对应关系曲线.在此基础上,选择锥腰直径2.8 μm左右的低损耗锥形光纤与直径143.1 μm球形度很好的玻璃微球腔进行近场耦合以激发球内的最低阶径向回廊模谐振,在锥形光纤的两端进行通光测试,在输出端获得了等间距分布的窄线宽滤波谱线,其吸收峰位置与利用Mie理论计算的球内最低阶径向回廊模谐振峰位置相一致.     

Study on Planar Whispering Gallery Dielectric Resonators. I. General Properties

Several basic properties of homogeneous planar Whispering Gallery dielectric resonators are investigated through a general approach. In particular the values for the minimum and maximum allowed radius, defined by irradiation and dielectric losses, respectively, are obtained in terms of the complex dielectric constant of the involved media. The same approach is employed in the analysis of the limit allowed frequencies of a fixed family of mode, leading to the definition of the ideal frequency band. The role of the transverse mode is then discussed, and the effective frequency band is introduced and determined both in simple disc and circular ring resonators. The extension of the effective band is limited at least by a factor 3, in terms of decades, in comparison to the extension of the ideal one; this limitation, due to the presence of transverse modes, can be overcome using suitable designed nonhomogeneous resonators, as discussed in a following companion paper.     

柱形微腔回音壁激光光谱模式的精确标定

由柱形微腔中回音壁模式满足的本征值方程,得到确定回音壁模式位置和间距的近似解析公式。以此近似解析公式,首次对直径在215～328 μm间的5个柱形微腔回音壁激光光谱做了模式标定。在用近似解析公式对柱形微腔激光光谱的数值作拟合的计算中,除了回音壁模的径向模式数(l)和角动量模式数(n)外无需其他拟合参数,解析公式的拟合值和实验激光光谱波长值间的偏差小于0.05 nm,拟合结果精确可靠。柱形微腔回音壁激光光谱模式的精确标定在模式的场分布计算以及频移型微腔生物传感器的研究应用中具有重要作用,文章介绍的方法亦可应用于柱形微腔直径和折射率的精密测量。     

Study on Planar Whispering Gallery Dielectric Resonators. II. A Multiple-Band Device

The basic theory underlying the realization of simple multiple-band non-homogeneous dielectric resonators, whose spectral response is the overlap of single-resonator frequency bands, is developed exploiting a general approach discussed in the previous companion paper. The limit frequencies of the proposed devices, given only by the dielectric properties of the involved materials, can differ in principle by several decades. Experimental confirmations have been obtained on a composite structure built up with teflon and polyethylene; as predicted by the theory, the overall band includes frequencies which range about from 20 GHz to more than 400 GHz, when high frequency resonances are selectively excited. The localization of the higher frequency radiation between the positive steps of the dielectric constant, which is the basic properties of these non-homogeneous resonators, has been experimentally verified by mapping the electromagnetic field intensity. Possible applications of multiple-band Whispering Gallery dielectric resonators are finally outlined.     

圆碟中回音壁模式的耦合条件

基于波导的几何光学理论,并考虑谐振腔的品质因素或光子寿命,给出了毫米级圆碟回音壁模式谐振时的条件,应用光子隧道效应,分析了输入输出波导与圆碟的耦合特性,详细分析并给出了品质因素为5×105环形电极铌酸锂圆碟调制器中回音壁模式与波导的耦合与限制条件.提出一种利用铌酸锂Mach-Zehnder波导与同质材料圆碟构成的微波接收转换装置,该装置能够实现推挽操作,在具有较高频率分辨特性的基础上能进一步降低驱动电压,而且器件尺寸进一步减小.     

基于回音壁模式微球腔的PDH稳频技术

光学微球腔因其回音壁模式可获得极高的品质因数而受到广泛关注.本文分析了Fabry-Perot腔和微球腔的基本原理,通过CO2激光熔融光纤实验制得了直径为1.2 mm的微球腔,并测试了微球腔和锥形光纤耦合结构的耦合特性.采用典型的PDH稳频系统设计了基于微球腔的稳频系统,分析了用于鉴频的误差曲线的吸收特性和色散特性,对比了不同调制频率、微球腔直径、耦合损耗、传输损耗下与误差曲线斜率的关系.结果表明:耦合状态下最大Q值可达到1.1×108,调节微球腔内横磁模和横电模的转换可优化耦合效率,匹配微球腔和锥形光纤的尺寸得到了径向二阶模式的透射谱,误差曲线效率达到15.4A mW/MHz.球腔在提高PDH稳频技术灵敏度上具有巨大潜力.     

Whispering gallery modes and effect of coating on Raman spectra of single microspheres

Raman spectra and fluorescence of BaTiO₃ and silica microspheres of different sizes have been studied. The observed whispering gallery modes (WGMs) have been assigned using theoretical simulations based on the Lorenz–Mie theory. The WGMs are found to have selective enhancements in the Raman spectra. The variations in the Raman spectra with the radial position of the excitation spot and excitation wavelength have been correlated with the morphology‐dependent internal field distributions of the microspheres. The effect of a thin dye coating on the fluorescence and Raman spectra was studied, and a coating thickness of ∼200 nm was estimated from the theoretical simulation of experimentally observed data based on the Aden and Kerker theory. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.