香肠形回音壁微腔的轴向光场分布

介绍了光纤锥与回音壁光学微腔耦合得到系统传输谱线的理论,实验研究了光纤锥与香肠形微腔的传输谱线.实验中通过铬丝靠近微腔的方法来调节微腔的本征损耗.当铬丝沿着香肠腔的轴向移动时,传输谱线的变化说明香肠腔光学模式强度沿轴向会周期性的变化.论文的结果能增加人们对回音壁微腔的了解、促进其在光学传感等方面的应用.     

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.     

涂覆石墨烯的电介质纳米盘的表面等离激元回音壁模特性

提出涂覆单层石墨烯的电介质纳米盘结构,并利用有限元方法数值解析这种纳米结构的表面等离子激元回音壁模的电磁场特性.计算并分析品质因子(Q值)、模式体积随着电介质纳米盘半径大小、石墨烯化学势和谐振频率的变化规律.结果表明:当纳米盘的半径为5 nm,石墨烯化学势为0.9 eV时,其品质因子高达195,对应模式体积小于2×10^-7(λ₀/2n)³.     

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。     

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.     

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10⁶,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.     

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.     

微波介质谐振腔的场形和主要特性及其应用

微波介质谐振腔量种低耗损、高Ｑ值、小型化的微波器件，在实现微波电路的完全集成化中，有着重要的意义，本文就其场型系统分析，并指出它在航天工业中的及其存在的温度稳定性问题。     

波导加载谐振腔的实验研究

给出工作于横磁模式的波导加载谐振腔的实验测量结果,利用反射系数相位法和传输系数法分别测量耦合系数以及品质因数等参数,两种测量方法获得的测量结果一致,相对偏差在3%范围之内。实验证明波导耦合输出结构可以有效抑制基模信号输出,基模抑制度超过41 dB,相邻波导隔离度大于48 dB。     

同轴谐振腔及微扰法测量介质介电常数

提出了一个新的具有设计性与综合功能的微波测量实验项目,利用同轴谐振腔,接合理论对介质的ε′、ε″及tanδ、加载腔端电容C进行测量与计算,并在学校电磁场与微波技术专业进行了教学实践,取得了良好的教学效果。     

圆盘介质谐振器中迴音壁模的性能

该文研究了圆盘介质谐振器中迴音壁模(WGM)的毫米波特性．在高介电常数圆盘介质谐振器中的迴音壁模非常适用于毫米波段，它所具有的高Q值和大尺寸的特性使得它们宜于加工制造．最后给出了在Ka波段的理论和测量值，两者显示了很好的一致性．     

电介质球腔体模式与金属表面模式的共振吸收

利用多重散射法对表面等离子激元模式和腔体本征模式,以及它们之间的耦合进行了详细的研究.研究结果表明:当二者之间的频率非常接近时,它们之间相互作用,在耦合频率附近可以产生非常强烈的吸收.通过调节体系中的某些参数,可以控制腔体本征模式和表面等离子激元出现的频率,从而使强吸收出现在所希望的频率上.详细地研究了介质小球的物理和几何参数对此共振吸收的影响.     

非均匀覆盖层谐振腔天线设计

提出了一种非均匀覆盖层谐振腔天线设计方法.通过构造反射系数幅值随天线口径面位置变化的函数来实现谐振腔天线覆盖层的非均匀化.使用金属化过孔作为周期结构覆盖层的谐振单元,分别设计出满足反射系数变化的变谐振单元长度和变过孔直径的两种非均匀覆盖层谐振腔天线.它们的阻抗特性、方向图和增益,同具有等反射系数变化规律的非均匀介质覆盖层谐振腔天线一致.结果表明,覆盖层的反射系数变化规律是非均匀覆盖层谐振腔天线的决定因数.设计出的两种非均匀覆盖层谐振腔天线实测|S_(11)| -10dB阻抗带宽均大于8%,增益均大于18dBi,同时在阻抗带宽内增益相比峰值增益下降均小于1.5dB.     

谐振腔增强型光探测器的优化设计

在光通信系统中,量子效率和响应速率是光电探测器的2个重要的参数,要获得高的量子效率就必须增大吸收层的厚度,而增大吸收层的厚度将导致载流子渡越时间的延长,从而使响应速率下降.谐振腔增强型光探测器（Resonant Cavity Enhanced Photo Detector,简称REC）可以有效地解决量子效率与响应速率之间相互制约关系.笔者从实际的长波长RCE出发,充分考虑器件制备的工艺难度,综合分析其各方面因素,并对器件整体设计进行优化.     

共振式消声器腔体形状对共振频率影响的修正

以三维有限元计算结果为基础,针对计算简单的古典集中参数频率计算公式,提出了新的连接管长度修正公式,以估算具有不同共振腔深宽比的消声器的共振频率,解决了古典集中参数频率计算公式存在估算精度较低甚至在某些共振腔尺寸条件下失效的问题.     

基于磁耦合共振的无线输电系统设计

当人们的上网方式逐渐从有线过渡到无线时,更多的用户期待着电能的传输也能像无线网络一样摆脱线的束缚。文章提出了一种基于磁耦合共振的无线输电系统设计方案。该系统的基本构成是两个铜线圈,天花板上的发射线圈与交流电源相连,桌面下的接收线圈与移动设备相接。利用两个相同频率的谐振线圈产生的强耦合,使电能以无线方式从电源插座传输给置于桌面的笔记本电脑和手机。     

单模烧结腔内电磁场分布的HFSS仿真

在分析了微波烧结的原理和特点的基础上,利用电磁仿真软件HFSS建立了BJ-22型TE103单模烧结腔的仿真模型,模拟出空腔内电场的分布云图,确定了最佳场分布时的腔体长度为254 mm;通过增加单模烧结腔宽边,减少其窄边,从而改善了腔体性能。仿真结果表明,改进型单模腔扩大了均匀场三维分布范围,均匀场空间分布体积是改进前的2倍。     

高次模碳纤维微波加热装置的设计与实验

为了使T300碳纤维达到微波石墨化的反应温度,需要对其进行微波加热实验。设计了一种基于TM_(110)高次横磁波模式的碳纤维微波加热装置,该装置是一种圆柱形谐振腔,腔体两侧分别存在一个轴向电场最大值区域,理论上可以同时加热多束碳纤维。为了保证碳纤维的加热效率,在设计时需要同时兼顾腔体的谐振频率和阻抗匹配特性。使用仿真软件优化了耦合点的具体位置,并对优化后的圆柱形谐振腔进行了多物理场的耦合仿真。仿真结果表明:出口处碳纤维的表面温度最高,且靠近耦合点的左侧碳纤维温度高于右侧。实验结果与仿真结果较为吻合,验证了碳纤维微波加热的可行性和装置的有效性。     

激光自再现模的物理学本性探讨

分析了在激光形成过程中,谐振腔内光振荡产生的激光模式原因.使用积分方程对激光光场分布进行分析,解释其基本的物理意义;并使用不确定度的量子方法解释激光光斑形成的本因,为激光器输选模方法提供了指导.