基于微机械加工技术的双腔型生物传感器

利用微机械加工技术研制了具有三维结构的腔型传感器，双腔型工作电极与Ag/Agcl参比电极集成在同一微芯片上。考察了微腔型电极的电化学特性及其对H2O2含量的测定。并以此为基础电极制备了半乳糖、葡萄糖双腔型生物传感器。结果表明，该传感器可同时测定半乳糖、葡萄糖双组分，线性上限分别为4．5mmol/L和4．0mmol/L。而且在测试双组分过程中，没有观察到明显的交叉干扰现象。     

2μm波段DBR光纤激光器的超稳腔PDH稳频技术

报道一种可用于超稳腔Pound-Drever-Hall(PDH)稳频的2μm波段分布Bragg反射（DBR）光纤激光器及其频率锁定结果。该绝热封装的光纤激光器配备主动温度控制和压电陶瓷（PZT）频率调谐装置,可满足超稳腔PDH稳频应用。通过周期极化铌酸锂（PPLN）晶体倍频,采用PDH稳频技术将研制的1950 nm光纤激光器频率稳定到了1μm波段超稳腔频率参考上。针对DBR光纤激光器中PZT频率调谐机制只反馈调节腔长,容易在稳频过程中产生激光器跳模进而导致频率失锁的问题,笔者提出并演示了一种对DBR光纤谐振腔实施基于超稳腔频率参考的实时温度控制方案,并采用该方案实现了对DBR光纤激光器超过4周的长期频率锁定。该方案对于实现DBR光纤激光器的长期频率锁定具有较高的参考价值。     

嵌埋材料对分布式布拉格反射镜腔共振模式的影响

低维材料嵌入微腔已经广泛应用于纳米激光器和探测器等。为了实现增益材料和光学微腔之间的有效耦合,需要深入研究嵌埋材料对腔共振模式的影响。本文主要讨论了嵌埋材料的厚度、位置、腔层厚度以及分布式布拉格反射镜的对数对腔供着模式的影响。结果表明,腔共振模式随嵌埋材料位置的不同呈现周期性变化并且在λ/2光程周期内存在最大峰位移。最大峰位移随腔层厚度增加而减小,但与嵌埋材料的厚度成正比。分布式布拉格反射镜的对数不影响腔共振模式。这些结果为光学器件的设计和实验现象的分析提供了指导,并且可以应用于不同波长分布式布拉格反射腔结构。     

垂直外腔面发射半导体激光器的双波长调控研究

报道了一种结构紧凑的垂直外腔面发射激光器（Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser,VECSEL）及其双波长调控。通过调控泵浦光功率,实现了VECSEL输出的两个激光波长之间的相互转换,双波长的间隔接近50 nm。VECSEL的输出功率曲线呈现明显的两次翻转,翻转点对应了激射波长的转换。这是由于泵浦功率变化改变了增益芯片内部的温度,进而通过热调谐使得发光区增益峰值被调谐到腔模的不同位置。在0℃时,每个激射波长的最大输出功率都在1.5 W以上。随着泵浦功率的改变,激射波长可以在950 nm和1000 nm之间切换,同时还可以在1.5 W以上的功率水平下实现双波长同时激射。这种可切换波长及双波长同时激射的VECSEL器件在光调制、差频等领域有较大应用潜力。     

高转换效率的中红外BaGa_(4)Se_(7)光参量振荡器(特邀)EI北大核心CSCD

为抑制光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator,OPO)振荡过程中信号光和闲频光向泵浦光的逆转换,首次采用在L型OPO腔的支路中插入信号光倍频晶体LiB_(3)O_(5)的(简称LBO)的方式,实现了BaGa_(4)Se_(7)(BGSe)OPO闲频光的高转换效率输出,当泵浦激光(1.06μm)能量为115 mJ时,闲频光(3.5μm)能量为16.18 mJ,光光转换效率为14.06%,斜效率为18.4%,这是目前已知1.06μm激光泵浦BGSe OPO最高的转换效率。模拟了不同泵浦能量下L型腔中有无LBO晶体时BGSe OPO腔内的三波波形,并给出了闲频光在实验中的输出波形。与传统OPO腔相比,所提出的L型OPO腔(含倍频晶体)在大能量泵浦条件下抑制了逆转换,可获得更高的闲频光转换效率。     

光学微腔调节顶发射单色绿光OLED微显示器件色纯度研究

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)。     

回音壁微腔激光器电老化试验及寿命分析

为了考察深刻蚀结构的回音壁模式半导体微腔激光器的寿命,采用恒电流模式对InGaAsP/InP多量子阱耦合双圆微腔激光器进行了电老化试验,电流应力为100mA,老化总时长为1400h。对比了电老化试验前期、中期和后期器件的输出光谱和功率-电压-电流(P-V-I)特性,以器件稳定工作的电老化中期为例分析了器件的性能。分析了输出功率和阈值电流随时间的变化情况,判断出在电老化试验期间器件退化模式始终为渐进模式。以器件输出功率降到初始值的50%作为失效判据标准,在100mA电流下,器件的寿命约为1200h。     

激光衰荡测量中腔内能量动态过程分析研究北大核心CSCD

从激光衰荡中衰荡腔内能量的动态变化出发,考察了电流调制腔衰荡的频率匹配过程,分析了激光波长扫描速率对光强注入变化的影响,进而解释了光关断后衰荡曲线出现过充畸变的原因,研究了不同充光时间下检测精度的变化规律。实验考察了不同触发阈值和延迟时间等参数设置下激光衰荡过程,发现随着触发阈值的增加,测量精度和灵敏度提升,但衰荡检测频率明显下降,因此触发阈值的设置应同时兼顾测量精度和测量频率要求。此外,延迟时间的增加会影响测量幅值的稳定,但可获得较高的测量精度和衰荡时间。实验中当延迟时间为400 ns时,测量幅值与测量精度达到平衡,此时衰荡时间为39.1403μs,测量精度为0.0162。     

Ku波段宽带高增益基片集成腔圆极化阵列天线北大核心CSCD

提出了一款应用于Ku波段的宽带高增益基片集成腔(Substrate Integrated Cavity,SIC)圆极化阵列天线。通过引入沿SIC口径面对角线放置的一对半月形寄生贴片和SIC底部馈电纵缝,使SIC中的TM_(211)和TM_(121)谐振模式幅值相等、相位相差90°,产生高增益圆极化辐射。同时,双寄生贴片还引入了一种背腔缝隙耦合振子圆极化辐射模式,扩宽了天线高增益圆极化辐射带宽。在此基础上,设计了一款2×2单元顺序旋转馈电的SIC圆极化阵列天线。阵列天线采用双层基片集成波导顺序相移馈电网络进行馈电,进一步增大了天线的圆极化带宽。综合考虑天线的-10 dB反射系数带宽、3 dB轴比带宽和3 dB增益带宽,测试结果表明,圆极化阵列天线的有效带宽为10.74-13.30 GHz(21.3%),在通带范围内最大增益为14.50 dBi。     

基于光线追迹法的低温辐射计光吸收腔设计

当前,工作在液氦温度的低温辐射计可以有效规避电路系统中非自发加热带来的误差,是国际上精度最高的光功率计量设备。理想低温辐射计在工作过程中,其核心器件-吸收腔对相同的热功率与电功率应当表现出相同的温升。然而对于实际情况,由于吸收腔涂层中复杂的光-物质相互作用,系统的光-电加热路径难以重合,黑体腔热传导分布的梯度差异导致误差的产生。当前国际上对光电不等效性产生的影响仍缺乏直观清晰的认知。在此,利用蒙特卡洛光线追迹方法,文中对低温辐射计吸收腔辐照度的空间分布进行了仿真。计算表明:当吸收腔斜底角控制在60°,涂层吸收率达到0.95时,系统在激光进入的第一次与第二次反射中分别吸收了98%与1.9%的能量,比例约为51.2∶1。通过在吸收腔斜底板和下侧面同时布置加热器,可实现光加热、电加热路径的耦合。进一步地,通过分别计算单加热器与双加热器布置下系统温度随时间的变化,文中证明了加热路径的不同将引入约为0.005%的光电不等效性。