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oe1(光电查) - 科学论文

18 条数据
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  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 芯片级亚波长光栅法布里-珀罗腔，面向集成腔光力应用

    摘要： 亚波长光栅（SWG）周期性介质由介电常数交替的薄层构成，其周期Λ远小于入射波长，从而有效抑制衍射或干涉效应。作为良好的一阶近似，SWG介质可视为具有介电常数平均化效应的均匀无损介质[1]。2010年首次提出并验证了将SWG介质用作光学波导芯层和/或包层材料的方案[2]，通过简单光刻图案化即可实现光折射导波指数的便捷调控。此后，SWG波导在波导交叉、多模干涉仪、光学滤波器、中红外波导乃至生物传感等领域获得广泛应用[3]。我们提出将SWG波导集成于悬浮法布里-珀罗（FP）腔结构（见图1a）：腔体核心由硅/空气交替的SWG薄层构成，输入输出镜面采用直接布拉格反射器（DBR），整个结构通过两根支撑臂实现完全悬浮。本文阐述了该腔体的理论建模、工艺实现及光学特性表征——设计过程结合了采用等效折射率处理SWG介质的解析模型与二维有效折射率时域有限差分（FDTD）仿真，并在200mm绝缘体上硅（SOI）晶圆上通过电子束光刻制备波导层，最终在1520-1580nm波长范围进行全晶圆光谱测试。截至发稿时，测得2μm长腔体的光学品质因数达10,000。我们认为此类悬浮结构可用于腔光力力学领域（光学腔与机械谐振器耦合的系统[4]）。由于完全悬浮特性，该结构预期会产生机械共振，其表现类似于双端固支多孔悬臂梁（见图1c）。除传统腔长变化导致的相位偏移外，SWG波导等效折射率随周期Λ（即腔体长度）变化的特性还将引入额外相位偏移?；诖烁郊有в?，我们预期将实现强光力耦合速率。

    关键词： 亚波长光栅、绝缘体上硅、光学波导、法布里-珀罗腔、腔光力学

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 单分子与微谐振腔的相干耦合

    摘要： 量子光学与光-物质相互作用中的许多有趣提案都依赖于多个量子发射体与单模光的强耦合。特别引人关注的是多个相同发射体与一维（1D）光子介质耦合的情况。最近，我们通过有机染料分子与芯片上亚波长波导的同一导模发生倏逝耦合，展示了此类系统[1]。虽然这种耦合使我们能证明单个分子可使传输光产生高达7.5%的消光率，但仍不足以实现更高阶效应——例如多个耦合至同一波导的发射体之间的光子介导相互作用。提升波导-发射体耦合效率的一种方法是采用谐振结构，我们实验室近期在微型开放式法布里-珀罗腔中已证实该方案[2]。该研究中，我们观测到分子发射的强珀塞尔展宽效应，以及谐振腔传输的近乎完全消光。当前工作中，我们将该方法拓展至芯片上跑道形谐振腔[3]（如图1(a)所示）。此类构型中，耦合增强幅度与光子在腔内往返次数成正比，该数值约等于F/π（F为谐振腔精细度）。目前我们的谐振腔在低温有机基质环境中可实现高达18的精细度，从而产生高达22%的增强消光凹陷（见图1(b)橙色曲线）。我们通过定位分子位置（图1(a)白箭头所示）及观测谐振腔传输端预期峰值（图1(b)蓝线），进一步验证了分子-谐振腔耦合。最后，我们将该结构与同芯片单波导进行对比——后者最大消光率仍仅为7%，与先前结果一致。我们讨论了观测到的增强程度，将其与理论计算预测值进行对比，并评估了实现芯片上近单位耦合效率以及多发射体效应（如光局域化与极化激元态生成[4]）的未来策略。

    关键词： 跑道型谐振器、光与物质相互作用、波导-发射体耦合、光子介质、量子光学、珀塞尔展宽、极化激元态、谐振结构、法布里-珀罗腔、量子发射体

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 利用宽调频范围外腔二极管激光器开发光学压力测量系统

    摘要： 光学压力测量系统能通过单一设备精确测量从真空到高压的压力范围。但无需中断测量的连续可测范围通常小于1千帕。本研究开发了一种具有宽幅连续可测范围的光学压力测量系统，该系统采用Littrow外腔二极管激光器作为光源，在使用氮气时可实现18千帕压力的连续测量。首先对真空至大气压的离散压力点进行了测量，测量值差异的重复性和非线性标准差分别为0.1帕和0.5帕。随后对91千帕至109千帕的压力范围进行了连续测量，结果表明该光学压力测量系统能精确评估压力计随压力变化的线性特性。

    关键词： 光学压力测量、外腔二极管激光器、折射率、宽可调谐频率范围、法布里-珀罗腔

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 全无机钙钛矿横向腔法布里-珀罗微激光器

    摘要： 微激光器在光子学和光电子学发展中具有重要作用。作为半导体家族中的后起之秀，全无机卤化铅钙钛矿（ILHPs）已被公认为极具前景的光学增益与激光介质。然而迄今为止，实现可重复且单模的微激光器仍是严峻挑战。本研究通过化学气相沉积法制备了矩形ILHP微片。样品的单晶特性与原子级光滑表面使其能够实现横向腔法布里-珀罗（F-P）微激光器。具体而言，包括波长、模式间隔和Q因子在内的激光特性沿单个微片的轴向方向具有良好可重复性。通过调控ILHP微片的宽度，最终成功实现了理想的单纵模F-P微激光器。我们的研究成果为光学相关应用提供了一种可行的相干光源。

    关键词： 微激光器、全无机卤化铅钙钛矿、法布里-珀罗腔、单模激光、化学气相沉积

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 光子吉他拾音器：一种高灵敏度、高带宽光纤应变传感器

    摘要： 光子吉他拾音器：一种高灵敏度、高带宽的光纤应变传感器。光纤应变传感器已广泛应用于从结构健康监测（振动检测）到压力与温度传感等诸多领域。这类传感器大多利用光纤布拉格光栅、λ相移光栅或其他波导器件的应变敏感反射波长特性，通常通过反射或透射光强的变化来推断应变值。但光强测量方法稳定性欠佳且精度存在固有局限。 我们提出采用基于光纤法布里-珀罗（FFP）腔的频率式应变测量方案，不仅能实现更高灵敏度，还能保持极高测量带宽。本文展示了一种基于FFP腔的光纤振动传感器，该系统由一对匹配的23分贝光纤布拉格光栅与定制信号处理电路组成。通过庞德-德雷弗-霍尔方案将激光二极管波长锁定在多个腔谐振峰之一上。实验证明这种应变传感器具有超宽动态检测范围（从低于1赫兹至近6兆赫的临床超声频段），其线性灵敏度范围覆盖1纳牛至2皮牛区间，动态响应极限高达12毫牛/秒。 为验证应变测量的高保真度，我们将FFP腔传感器安装在原声吉他面板上录制多首旋律。正如预期，该传感器系统基本不受光强波动噪声影响，在50分贝声功率动态范围内实现了从次声波（约8赫兹）到30千赫的无失真音频记录。测量残余噪声源自电子元件而非光学系统，这表明未来若有必要可进一步提升测量动态范围。 在其他实验中，我们将同款传感器分别固定于酒杯边缘和钢制悬臂梁侧面，监测这些机械谐振体对周期性光激发的（光）声响应。例如发现通过钼蓝络合物的光声激发检测正磷酸盐时，其检测限低于2ppm。最后将该传感器嵌入仿组织体模，验证其对低频（心跳）与高频（超声脉冲）的准确响应。最新版本采用树莓派微控制器驱动激光器和PDH电路，使传感器系统兼具紧凑性与经济性。我们认为基于PDH询问的FFP传感器头方案具有强健性与多功能性，适用于各类监测应用场景。

    关键词： 法布里-珀罗腔、振动传感器、动态范围、Pound-Drever-Hall方案、光纤应变传感器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2018精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 法国巴黎（2018年7月8日-2018年7月13日）] 2018年精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 基于氦气的1-100千帕压力范围折射率测量法

    摘要： 本文描述了一种基于532纳米波长氦绝对折射仪的替代性压力测量方法。通过相关参数对法布里-珀罗腔进行了表征，这种新型光学压力传感器的压力分辨率低于0.2帕。

    关键词： 压致畸变系数，热膨胀系数，折射率测量，法布里-珀罗腔，压力传感器

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 纳米腔中量子简并费米气体的正常模式分裂

    摘要： 我们报道了在强耦合条件下，当单模光场与囚禁于法布里-珀罗腔内的超冷量子简并费米气体机械模式相互作用时，费米子位移谱中出现的正常模式分裂现象。我们同时解释了腔输出场及场正交分量中的正常模式分裂。通过分析费米模式与光场模式间的耦合强度、费米原子数目、腔衰减率以及费米模式相关涨落等系统参数，阐明了该正常模式分裂现象的物理机制。低能费米子集合体展现出与粒子-空穴激发相关的集体密度振荡，这种振荡与腔光场相互作用，从而在费米子正交分量和光场模式中观测到正常模式分裂（NMS）?；诘鼻笆笛槭沂笛樘跫氖导扑憬峁胨媒馕鼋馔耆呛?。

    关键词： 法布里-珀罗腔、量子简并费米气体、简正模分裂、费米子位移谱、强耦合区

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 多孔硅布拉格反射镜/碳点杂化材料：合成、纳米结构与光学特性

    摘要： 碳点（C-dots）展现出独特的荧光特性，主要取决于其物理环境。本研究探究了原位合成于不同多孔硅（PSi）布拉格反射器内的碳点光学性质与纳米结构。通过光致发光、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱以及共聚焦和透射电子显微镜对所得杂化材料进行表征。结果表明：通过调控PSi布拉格反射器光子带隙位置及其氧化程度，可调节碳点的发射光谱特征。值得注意的是，当PSi基体的高反射带与受限碳点峰值波长重合且PSi基质在温和条件下热氧化时，其荧光发射可显著增强。该现象在多种组分的PSi布拉格反射器/碳点杂化材料中均有观测到。

    关键词： 光学特性、荧光、法布里-珀罗腔、布拉格反射器、多孔硅、光致发光、碳点

    更新于2025-09-09 09:28:46