光纤锥和香肠腔耦合角度对共振波长的影响

研究光纤锥和香肠腔不同的耦合角度对共振波长的影响.利用光纤锥耦合的方法激发香肠状微腔中的光学回音壁模式,从而获得香肠腔的共振波长.实验结果表明:通过改变光纤锥和香肠腔的耦合角度,香肠腔的共振波长会发生一些改变,夹角越小共振波长越大,当角度接近垂直的时候共振波长达到最小值.     

光纤微柱腔传输谱线的实验研究

利用光纤锥耦合的方法来激发光纤微柱腔中的光学回音壁模式,从而获得光纤微柱腔的传输谱线.主要研究了光纤锥的耦合位置以及输入激光的偏振态对光纤微柱腔传输谱线的影响.实验结果表明:当光纤锥垂直放置在距离光纤微柱腔切平端较远处时可以得到较高的品质因子,但耦合位置的改变对被有效激发的模式的共振波长基本没有影响;当改变输入激光的偏振态时,被激发的回音壁模式的共振波长会有些不同,但其Q值基本不变.     

波导与微腔侧耦合中的非对称结构

研究波导与微腔侧耦合系统的光学传输特性和系统中在波导里嵌入了两个部分反射镜.结果表明,尖锐的对称线形与非对称线形都能够在传输谱线中观测到.发现微腔相对于两个部分反射镜的位置对传输谱线有重要的影响.当微腔不在两个部分反射镜的中间时,可以得到更窄的传输线形.     

消逝波激励及增益耦合光纤三色激光辐射

将石英光纤浸入低折射率的染料溶液中,泵浦光沿光纤轴向耦合进入光纤并以全反射方式沿光纤轴向传播,泵浦光的消逝波激励染料分子产生增益.由于增益区域与回音壁模式的消逝场区域在空间很好的重叠,因此显著地提高了泵浦效率,增加了沿光纤轴向的增益长度.将一根直径为265μm的石英光纤浸入三段激光染料溶液中,在622～632,504～518和427～434nm的3个波长范围内同时获得回音壁模式的激光辐射.在消逝波激励及增益耦合方式下,实现了同一根光纤中红绿蓝三色的回音壁模式激光辐射,由此形成一种新型的三色回音壁模式光纤激光器.本文同时从实验和理论方面讨论了回音壁模式激光沿光纤轴向的产生长度随泵浦能量变化的关系.     

回音壁微腔传输谱线与激光扫描速度关系的研究

从理论上探讨了回音壁模式的传输谱线形状与激光扫描速度的关系,以及激光扫描速度对测量微腔Q值的影响.研究表明,在较低的激光扫描速度下,传输谱线为洛伦兹线型;但随着激光扫描速度的增大,会出现不同程度的振铃现象,并且振铃现象的明显程度还与耦合情况有关.结果还表明采用激光慢速扫频结合洛伦兹拟合方法得到的Q值是可靠的.     

光学衬底上微光纤的传输损耗

选择不同的光学衬底,采用纳米光纤锥直接耦合的方法,测量微光纤传输损耗与光学衬底之间的关系,分析损耗机制,探索降低损耗的有效方法.结果表明:放置于MgF2及CaF2光学衬底上的微光纤传输损耗明显高于悬置于空气中的损耗值;衬底的折射率越接近光纤的折射率,置于其上的微光纤传输损耗越大;在同一种光学衬底上,微光纤直径越大,其传输损耗越小;光学衬底的存在,使微光纤中光场能量中心向衬底方向偏移,增加了传输损耗;采用将微光纤部分悬空的方法可有效降低传输损耗.     

SiO2微球腔形貌相关谱的识别指认与分析

采用DWDM光波测试系统,借助锥光纤与微球的高效耦合,以波长1 530～1 560 nm、步长为1 pm的激光激发微球回廊模,对SiO2微球腔的形貌相关谱线进行了测试.并根据形貌相关谱渐近公式对测试结果进行了识别指认和分析,为今后制作基于微球腔的器件提供基础.     

回音壁模式光学微腔：基础与应用

具有回音壁模式的光学微腔在激光,生物探测以及量子物理中已经得到了广泛应用.本文简要介绍了其基本的性质和原理,以及回音壁模式与外界的耦合,并结合国际最新进展以及中国科学技术大学的研究工作,具体介绍了回音壁模式微腔在现代科学研究中的多种应用.     

多芯光纤端面上对称耦合双环微腔气体传感特性研究

光纤传感具有耐高温、抗腐蚀、无需供电、灵敏度高和可集成等优点,在光纤端面上设计制备微纳传感结构是实现探针式光纤传感器的重要途径.本文以七芯光纤端面作为平台,在其上设计了微纳波导对称耦合的双环微腔光学系统.环形微腔与微纳波导间隔一定距离,实现倏逝波耦合,波导中的光耦合进入腔内激发其高品质因子回音壁共振.当外界气体刺激改变...     

石英毛细管中回音壁模式激光的波长漂移特性

 利用石英毛细管截面构成的圆形微腔,从实验和理论2个方面研究了回音壁模式激光辐射随增益包层溶液的折射率以及染料浓度的变化特性.实验结果表明,随包层溶液折射率的增加,回音壁模式的激光辐射向短波方向漂移;随包层溶液中染料浓度的增加,回音壁模式的激光辐射向长波方向漂移.包层溶液折射率的增加导致微腔品质因数降低,而染料浓度的增加致使激光增益范围向长波方向扩展.基于如上分析,结合微腔理论和染料激光的四能级模型,成功地解释了实验结果.     

SiO_2微盘腔的湿法腐蚀工艺研究

SiO_2回音壁模式(whispering gallery mode,WGM)的光学谐振腔具有品质因子Q值高、模式体积小、制作简单等优点,在腔量子电动力学、生物传感器、滤波器、非线性光学等领域具有非常好的应用前景.采用热氧化生长SiO_2、光刻图形化、磁控溅射生长Cr掩膜、HF缓冲液湿法腐蚀SiO_2、KOH溶液湿法腐蚀Si并去除Cr掩膜等工艺,得到了周期化、尺寸不同的SiO_2微盘腔,其直径分别为20,40和60μm.利用原子力显微镜表征微盘腔表面的粗糙度,均方根表面粗糙度仅为0.469nm.在未经任何表面处理或者激光处理的情况下,利用连续波长可调激光器,通过光纤锥与微盘腔耦合,透射谱测量得到微盘腔的自由光谱范围(free spectrum range,FSR)为λFSR=9.6nm,Q值约为1×10~4.     

微球喇曼激光器的性能研究

由光学球微腔与光纤耦而构成的喇曼激光器大大降低了阈值泵浦功率,明显提高了总体效率.本文对微球喇曼激光器的性能进行了详细的理论模拟研究,从泵浦信号和喇曼信号的速率方程出发,推导出微球喇曼激光器的阈值公式,讨论和分析了微球喇曼激光器的球微腔与熔锥光纤的耦合特性及耦合对激光器阈值的影响,并提出了提高该激光器耦合效率的有效方案.     

微米光纤环形谐振腔的构造与传输特性的研究

介绍了微米光纤环形谐振腔的构造、所需微米光纤的制备方法,以及环形谐振腔的传输特性.在实验中,采用火焰定点一步拉伸法将光纤拉伸到微米级,其拉伸区域呈双锥形,取束腰部较均匀部分用纳米探针打结后构成环形谐振腔.通过控制改变环形腔的长度来控制谐振谱线的谱间距,从而得到所需波长的谐振输出.利用此特性,微米光纤环形谐振腔可广泛应用于解波分复用器、光纤激光器、传感器等领域.     

回音壁模圆盘谐振腔的光能分布

 回音壁模(WGM)圆盘谐振腔作为一种新的光电探测器在生物病原体的检测方面获得了应用.光在亚微米尺寸波导耦合的WGM中的传播行为是一个迫切需要了解的问题.采用时域有限差分法(FDTD)可以获得WGM的光能分布.计算结果表明:存在于WGM圆盘微腔中的微粒的吸收性会引起WGM微腔场强的明显变化.该结果对实际制作性能优良的光学生物探测器具有指导意义.     

显微荧光图像分析系统及其在光学微腔中的应用

给出作者研制成功的显微荧光图像采集和数字分析系统及其在有机光学微腔研究中的应用。利用这一系统观测和分析了稀土铕配合物组成的半径为9μm的稀土配合物有机光学微盘的荧光图像,并证实了在这种光学微盘中占优势的回音壁光学模式。     

香肠形回音壁微腔中机械振动的观测

研究了由辐射压力导致的香肠形回音壁微腔的机械振动现象.观测到的香肠腔光学模式的品质因子约为10~6,机械振动频率约为90 MHz,振动模式的品质因子约为4 600.研究了输入光功率与香肠腔机械振动的关系.结果表明随着光功率的增加,观察到越来越多的高次谐波.     

双FBG双波长掺铒光纤激光器设计与实验研究

波长可调谐的双波长光纤激光器由于带宽较宽、线宽窄,与光纤元件天然兼容等特点,可作为DWDM光纤通信及光纤传感系统的理想光源。设计并实验研究了一种双波长环形腔掺铒光纤激光器,该激光器采用两根FBG和一个3dB耦合器构成可调谐Y型光滤波器,并通过对FBG施加轴向应力改变布拉格中心波长,从而获得波长可调谐的双波长激光输出。实验结果表明:当轴向负载在0～100 N范围内变化时,双波长光纤激光器的波长差在0.638～1.616 nm范围内线性调谐,调谐灵敏度为0.009 6 nm/N。利用增益均衡方法独立调节激光腔内的增益和损耗,光纤激光器可在单波长和双波长两种运转状态之间切换。     

纳米生物领域对光纤探针技术的要求

扫描近场光学显微镜由于其超过常规光学显微镜的光学分辨能力及特殊功能,正在受到生命科学研究人员越来越多的关注。用时域有限差分法对三维光纤探针的Maxwell方程直接进行求解,获得了光纤探针的光强分布。计算结果表明,光纤探针中的光强分布呈固定的花样图形,其图形形状与光的偏振及针尖的结构有关,故对腐蚀锥和熔拉锥的传输特性进行分析比较,提出了在纳米生物领域对光纤探针的技术要求。     

大气中飞秒激光等离子体丝上荧光特性的研究

本文通过研究超短强激光脉冲在空气中形成的等离子体丝上荧光的特性,提出了一种间接获得等离子体丝上光强分布的方法.实验研究表明,等离子体丝上荧光主要分布在290～430 nm的紫外区域,该区域内的线状谱来自于N2的第二正带分子谱线和N+2的第一负带离子谱线.同时等离子体丝上荧光强度与入射激光能量呈非线性增长关系,当入射激光能量低于11 mJ,荧光强度快速增强表明丝上光强增大,当激光能量进一步增大时,丝上的光强变化缓慢,此时成丝结构逐步由单丝向多丝演化.同时通过研究等离子体丝上光强随光脉冲传输距离的变化规律,进一步验证了等离子体成丝机制是基于光束自聚焦效应和等离子体散焦过程之间的动态平衡的正确性.     

一维CdS纳米结构的光致发光和微腔性能研究

运用低温变温宏观光致发光和共焦空间分辨光致发光光谱技术,研究了由催化剂辅助化学气相沉积方法生长的一维CdS纳米结构(纳米带和纳米棒)的发光机制及单个纳米结构光学微腔的性质。在10-290 K之间,光谱对温度的依赖关系清楚地显示了CdS纳米结构的室温近带边发光主要由自由激子发光及其声子伴线组成。纳米结构的端面和侧壁均可对近带边发光表现出较强的束缚作用,形成法布里-珀罗(FP)和回音壁(WG)两种谐振腔,并表现出较明显的非线性特征。深能级的缺陷发光在WG微腔中形成较强的等间距腔模式,而在FP微腔中其在轴向上的传播则损耗较大。上述结果有助于理解两种纳米结构光学微腔的机制,并支持了与激子相关的微腔模式的激子极化激元模型。