用球面共焦Fabry—Perot干涉仪测量微振动

介绍一种光学非接触测量超微振动的方法,利用球面共焦Fabry-Perot干涉仪设计了微振动测量系统,与传统的测量方法相比,该系统具有非接触,高灵敏度,高频响,高空间分辨率等特点,便于实现连续,快速,自动化检测,根据实验要求,设计了腔长0．5m,带宽5.9MHz的Fabry-Perot干涉仪,并组成测量系统,通过实验,检测出5MHz脉冲压电换能器产生的微振动波形,为了克服环境噪声对测量系统的影响,采用自动稳腔长的方法,使系统具有良好的稳定性。     

微腔谐振调控下镧系掺杂纳米晶的上转换发光

镧系离子掺杂的纳米材料上转换发光(upconversion luminescence, UCL)具有广泛的应用前景.但由于UCL过程涉及受激镧系离子在多能级间的多步跃迁和多通道光子发射，发光效率一般较低.近年来，本课题组围绕微腔谐振模式调控镧系掺杂纳米晶颗粒的多色UCL进行研究，实现了高对比度的单色发光及其发光强度的极大增强.所采用的微腔结构包括基于金属薄膜或分布式布拉格反射镜的Fabry-Perot微谐振腔、帽型金属微腔、基于等离激元金属光栅结构的分布反馈式谐振腔，以及基于微晶颗粒的回音壁微腔.相关研究表明，这些微腔结构中的谐振模式对镧系掺杂纳米晶颗粒UCL的调控和增强作用不仅体现在其对发射光的Purcell效应和对激发光的局域场增强效应上，而且还体现在对镧系离子内部多能级间的多步跃迁的反馈式调控上.本文将在对上述工作介绍的基础上，对纳米晶UCL的谐振调控规律进行梳理，并对相关工作做进一步的展望.     

WDM设计中的Fabry-Perot腔传递函数模型

作为WDM(Wave Division Multiplexing)一个重要的器件，Fabry-Perot腔的相关设计和算法不断更新。笔者提出一种新的数学模型：把Fabry-Perot作为系统的一个参数对待，将信号与系统的知识纳入Fabry-Perot腔中，用系统的方法(梅森公式)求解Fabry-Perot腔的传递函数，避免了繁琐的矩阵运算，这样易于理解和优化设计。     

基于光纤Fabry-Perot的电流传感器

利用光纤抗电磁干扰、绝缘性好, 体积小等特性,提出一种新型的光纤电流传感器. 该传感器将悬臂梁结构和光纤Fabry-Perot相结合,基于材料力学理论和电磁感应原理,利用Fabry-Perot干涉仪原理来实现对电流的测量. 在解调方式上采用了相位解调法,分析了该传感器的工作原理及光纤F-P的测量原理,建立了光纤F-P腔的数学模型,推导出电流检测理论公式,并进行了相关实验,证明该电流传感器具有绝缘性好、结构简单、灵敏度高等优点.     

顶发射白光有机电致发光器件概述

顶发射白光有机电致发光器件(TEWOLED)为大屏幕显示及微显示提供了巨大的机遇,具有低功耗的特点.然而,由于微腔效应的存在,使得TEWOLED的制备面临诸多挑战.本文阐述了利用有机小分子制作的白光顶发射器件的工作原理,介绍了当前WTEOLEDs的制备方法及其性能.TEWOLED器件性能的改善需要从材料及器件结构设计两方面考虑.对于器件结构,主要为两个方向:第一为利用高透过率的顶电极来减弱微腔效应,从而实现白光发射的目的;另外一种方式是利用微腔效应,通过对电极的光学设计,实现多模共振发射,从而实现白光发射的目的.另外,着重介绍利用多模微腔的方式制备TEWOLED的方法.     

多孔硅微腔研究进展

材料的自发辐射特性可通过将其置入微型光学腔体中而得到控制。详细论述了多孔硅微腔的制备方法和光学特性研究进展,讨论了多孔硅微腔发光的时间、温度、能量效应及其影响因素,并展望了多孔硅微腔的应用前景。     

微腔反射率对有机电致发光器件性能的影响

有机电致发光器件的法布里-珀罗(Fabry-Perot)谐振腔的光学微腔效应,导致在一定波长处的发射峰强度增强、宽度压窄、发光性能得到改善,因而在有机彩色显示中受到人们的重视。设计了具有不同反射率的两种分布布拉格反射镜(DBR:D istributed B ragg Reflectors),用8羟-基喹啉铝(A lq3)作为电子传输/发光层,N,N′-双(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺(NPB)作为空穴传输层,通过DBR与金属电极反射镜构成法布里-珀罗谐振腔制成了微腔有机发光二极管(MOLED:M icrocavity O rgan ic L ight-Em ittingD iode),详细研究了介质镜(DBR)的反射率、金属镜和有机层的厚度对电致发光效率、发光波长以及光谱半高宽的影响。研究发现,高反射率的DBR虽然可以实现窄的光谱发射,但器件的电致发光效率大大降低,而低反射率的DBR有利于实现单模发射,并且具有较高的电致发光效率,经金属镜和有机层厚度优化后的最大电致发光效率达到了8.3 cd/A,是高反射率DBR微腔器件的6.4倍。     

光学微环谐振腔的热非线性效应

微环谐振腔具有模式体积小、品质因子高、易于集成等优点,被广泛应用于光学混频、参量振荡、光梳及光孤子等非线性光学研究。如何将泵浦光能量耦合进微环谐振腔是激发非线性效应的关键所在。由于谐振条件下腔内光场能量显著增强,由此引发的热效应导致微环谐振腔的折射率与谐振波长发生改变,此改变又将反过来影响谐振腔内的能量大小。因此,对微环谐振腔热非线性效应的研究具有重要意义。基于以上原因,本文从微环谐振腔的温度、泵浦输入光功率的大小和泵浦输入光波长的扫描速率三个方面对一类具有高Q值的氮氧化硅微环谐振腔进行热非线性效应方面的研究。     

基于FFT-COSS的光纤F-P传感器解调算法

针对光纤Fabry-Perot(F-P)传感器的解调，提出一种基于快速傅里叶变换与余弦相似度(FFT-COSS)的腔长解调算法.首先利用快速傅里叶变换确定腔长的粗测值，然后结合余弦相似度算法求取精确腔长值，作为F-P腔的最终解调结果.仿真结果表明，FFT-COSS算法将解调误差控制在±0.2nm，单次解调的平均时间控制在1s.将该算法应用于石墨烯与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合膜制作的薄膜式F-P传感器微压测试系统.实验结果表明，FFT-COSS算法的拟合度达到0.9908，腔长分辨率优于0.6218nm，单次解调的平均时间控制在1s，与仿真结果相符.     

失谐力光系统中的光子-声子转换和基态冷却

研究由辐射压力引起Fabry-Perot力光腔中动力学行为.从力光系统哈密顿量出发,探讨在失谐条件下力光腔中量子现象.引入散射矩阵方案来论证光子和声子以有效并且可逆方转换.这对于光学光子和微械阵子之间量子态转变提供了一个可行方案.光声转变预着一可行量子光学器件.同我们用量子郎之万方法和主方程方法这两方法推导最声子占有数来研究械振子态冷却,并且对这两方法进行了参数比较.出在么条件下哪方法更实用.     

可调Fabry-Perot腔滤波器结构

设计了C波段可调光纤Fabry-Perot腔光滤波器,并对其进行了参数特性及影响因素的分析.器件在较宽的自由光谱区内有良好的滤光特性,可调谐范围广,优于绝大部分其他类型的光滤波器,并且具有较高的精细度特性.     

Jaynes－Cummings模型微腔原子的非绝热跃迁

应用高阶量子绝热近似方法分析了非绝热效应对微腔中原子动力学演化的影响，研究了腔中原子非绝热跃迁几率．     

微激光器中可控无辐射跃迁过程研究

分析了在微小激光晶体构成的微腔中声子场模谱结构相对体材料在性质和数量上的变化及其对激发态的弛豫过程的影响,进一步论证了微激光器中存在腔量子声学效应的可能性．     

微激光器可控无辐射跃迁过程研究

分析了在微小激光晶体构成的微腔中声子场模谱结构相对体材料在性质和数量上的变化及其对激发态的弛豫过程的影响,进一步论证了微激光器中存在的腔量子声学效应的可能性。     

基于金属光栅的谐振腔光增强现象的研究

设计了一种基于金属光栅的谐振腔,光栅的单元结构为三角形。利用时域有限差分(FDTD)方法对此结构进行了仿真,研究了光栅的周期、三角形的角度和谐振腔长度等参数对光增强性能的影响。利用SPPs的激发理论和Fabry-Perot效应理论对这种增强现象进行了理论分析,结果表明这种新型结构的谐振腔对特定波长的光具有增强效应。     

一维波导与嵌入原子的微腔耦合的单光子输运

分析单模波导与两个嵌入了二能级原子微腔耦合的单光子输运问题.用实空间方法精确求解单光子透射和反射振幅.结果表明对于腔模-腔模耦合系数,原子-原子耦合强度以及原子-腔模的相互作用强度的调制会影响系统的单光子散射特性,同时微腔与波导耦合点之间的距离会影响波导内干涉效应,从而改变系统的透射率和反射率.     

微腔光子学探讨

正2019年微腔光子学学术研讨会于2019年5月30日～6月2日在南开大学举行。本次会议负责人为南开大学物理科学学院薄方教授。微腔光子学学术研讨会是由国内高等院校及科研院所举办的、一年一度的微腔光子学领域国际学术会议,今年为第5届。会议旨在为国内外从事微腔光子学领域的专家学者提供学习、交流的平台,促进中国微腔领域和     

雷达目标微多普勒效应研究概述

近年来雷达目标微多普勒效应得到了较为广泛的关注,基于微多普勒特征的目标识别技术被认为是雷达目标精确识别领域中极具发展潜力的技术途径之一。从微多普勒效应概念、微多普勒分析及特征提取、微多普勒应用等方面论综述了当前国内外雷达目标微多普勒效应研究的发展和应用现状,并对未来的技术发展趋势做了进一步展望。     

光学微环谐振腔的热非线性效应

微环谐振腔在谐振条件下腔内光能量会得到显著增强,但是随着该能量的不断增强,其所引发的热效应将使得微环谐振腔的有效折射率发生改变. 为此,从微环谐振腔温度、泵浦输入光功率的大小和泵浦输入光波长的扫描速率三个方面,对一类具有高Q值的氮氧化硅微环谐振腔的热非线性效应进行了研究. 结果表明,通过控制谐振腔的温度可以实现谐振频率的锁定. 同时,利用热非线性引起的双稳态效应,通过控制泵浦输入光功率大小以及功率大小改变的速率,也可以实现微环谐振腔的模式锁定. 该研究为如何稳定微环谐振腔腔内能量提供了一种解决办法.     

C波段三腔渡越时间效应振荡器的理论与实验

C波段三腔渡越时间效应振荡器是基于三腔谐振腔渡越时间效应的一种新型高功率微波器件. 首先对该器件的工作原理进行了简要论述, 并对径向绝缘二极管、三腔谐振腔、双间隙输出腔及圆波导斜劈天线等部分进行了详细的理论与实验研究. 用解析方法求出了三腔谐振腔的模式及场分布, 导出了三腔谐振腔非π模场的渡越时间效应规律. 最后给出了实验结果. 该器件在C波段产生了半高宽约为15 ns, 峰值功率超过400 MW的辐射微波, 束波转换效率为17%.