1 浙江师范大学光学信息研究所, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学行知学院, 浙江 金华 321004
为了实现结构紧凑、性能稳定的回音壁微腔,提出一种在纤式并联双微盘结构,其中回音壁微腔与激发回音壁模式的光波导均处于光纤纤芯中。采用有限时域差分法研究模式分裂现象中对称模式与反对称模式随着两微盘耦合间距增大的变化规律。研究结果表明,对称模式与反对称模式之间存在竞争关系,随着耦合间距的增大,反对称模式的透射率先变大后变小,共振波长发生红移;对称模式则正好相反。通过计算分析制作工艺精度对模式分裂的影响。该研究结果可用于高灵敏度在纤式微盘光纤温度传感器的设计等领域。
光纤光学 回音壁模式 有限时域差分法 双微盘谐振器 模式分裂
1 浙江师范大学物理与电子信息工程学院, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学行知学院, 浙江 金华 321004
为提高光纤传感器磁场检测中的敏感度,进一步实现弱磁场环境中的高精度场强勘测,提出一种基于磁流包覆与冷却拉锥透射式全光纤高灵敏磁场传感器,拉锥过程采用间歇式停顿冷却技术,可更加便捷获得高质量干涉谱,减缓光子晶体光纤空气孔塌缩,制作工艺简单,具有可操纵性强、灵敏度高、损耗小等优势,实现了高灵敏磁场环境实时在线检测,并对传感器的变温影响进行了讨论。实验结果表明,光子晶体光纤的拉锥长度为5.5 mm、腰椎直径为75 μm时,可得到良好的干涉光谱,在0~78 Oe(1 Oe =^79.578 A·m -1)磁场范围内,灵敏度达95 pm/Oe,线性拟合度为98.31%。
光纤光学 光子晶体 磁流体 光纤冷却拉锥 磁场传感 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 010602
1 浙江师范大学 物理与电子信息工程学院, 金华 321004
2 浙江师范大学 行知学院, 金华 321004
为了研究太赫兹波在新型渐近式多孔光子晶体光纤的传输特性, 采用有限元数值分析法进行了数值仿真, 分析了有效模态面积、纤芯孔隙度对有效材料损失及限制损耗、功率分布分数等波导特性的影响。结果表明, 在单模传输范围0.5THz～0.85THz内, 通过在光纤上引入渐近矩形阵列气孔和椭圆空穴, 实现了零色散、0.0532高双折射、有效材料损失为0.1157/cm, 限制损耗低至1.47×10-4dB/cm。此研究可用于制造极化THz波导、滤波器等, 对新一代太赫兹波导实现长距离、高性能传输的研究具有重要意义。
光纤光学 光子晶体 有限元数值模拟 太赫兹 色散 fiber optics photonic crystal fiber finite element model terahertz dispersion
1 浙江师范大学 信息光学研究所 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学 行知学院, 浙江 金华 321004
基于传统纵向蝴蝶结混合表面等离子体波导(BTHPW), 提出一种共水平面BTHPW集成光波导结构, 是由半导体硅肋和金属Ag肋两种波导对放在一个SiO2基底面上构成, 采用有限元法对其混合模式特征进行数值模拟, 分析该波导传播长度、归一化有效模场面积和品质因子等特性随波导几何尺寸的变化规律。结果表明, 该波导模式具有传播损耗较小同时又较强光限制能力的特点, 最长传播距离可达108μm, 最小有效模面积可达λ2/3000左右。该波导结构制作工艺简单, 并可应用于高灵敏度折射率传感器和微纳米光子集成器件等领域。
导波光学 混合表面等离子体 蝴蝶结 光子集成 有效模式面积 传播长度 有限元法 guided wave optics hybrid surface plasmon polarition bow-tie photonic integrations normalized mode area propagation length finite element method
1 浙江师范大学 数理与信息工程学院, 金华 321004
2 浙江师范大学 行知学院, 金华 321004
为了实现高Q值低模式体积的最佳传感特性微瓶设计, 采用有限元数值分析方法研究了石英毛细管微瓶回音壁模式特性及其折射率传感性能,计算分析了当膨胀半径和赤道面处壁厚为定值时, 不同表面曲率对空芯和液芯微瓶回音壁模式特性的影响, 包括品质因子、核芯能量百分比等, 并探讨了在折射率传感应用中谐振波长随表面曲率变化规律。结果表明, 切向二阶模受曲率影响更为明显, 内壁曲率平方Δk22=0.008时Q值高达108, 内壁表面曲率越小, 核芯百分比所占能量越大, 且在内壁表面曲率较小时可实现高灵敏度折射率传感。该研究对进一步高Q值微泡的实验研制及应用于传感领域提供了有效依据, 具有一定的理论参考价值。
光纤光学 回音壁模式 有限元数值模拟 品质因子 石英毛细管微瓶 高灵敏度折射率传感器 fiber optics whispering gallery modes finite element model quality factor quartz capillary micro-bottle high-sensitivity refractive index sensor
1 浙江师范大学 信息光学研究所
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华321004
3 浙江师范大学 行知学院, 浙江 金华 321004
利用有限元数值分析方法研究了椭球状石英毛细管微气泡回音壁模式特性及其折射率传感性能.计算分析了不同半径与内壁厚度情况下空芯和液芯椭球形微气泡模式特征, 包括品质因数、有效折射率和能量比等, 并探讨了微气泡在高灵敏度和高分辨率折射率传感方面的应用潜能.研究结果表明微气泡膨胀至350 μm, 且内壁厚度为1 μm 时分辨率和灵敏度最佳; 在该厚度范围附近, 微气泡分辨率不会因为半径尺寸的改变而发生太大变化; 二阶径向模具有较高品质因数, 其灵敏度略高于一阶基模, 且使用二阶径向模可降低在制造时对结构壁厚控制精度的要求, 可用于实际传感应用中.研究结果对微气泡的进一步实验研制具有理论参考价值.
光学传感 回音壁模式 品质因数 有限元数值模拟 椭球形微气泡 灵敏度 分辨率 Optical sensing Whispering gallery modes Quality factor Finite element model Ellips microbubble Sensitivity Resolution 光子学报
2016, 45(11): 1128002
张蒙 1,2,3,*吴根柱 1,2,3,4王聪 1,2,3刘彬斌 1,2,3陈达如 1,2,3
1 浙江师范大学 信息光学研究所
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
3 浙江师范大学 与浙江大学光学联合研究实验室, 杭州 310058
4 浙江师范大学 行知学院, 浙江 金华 321004)
为了实现高Q值极小模体积的表面等离子体微腔,提出一种混合表面等离子体微盘腔,介质微盘上放置横截面为矩形的金属纳米环形条,微盘腔中间由低折射率材料隔离.用有限元法对混合微腔的模式特性进行数值模拟,研究了其品质因子、有效模式体积和腔外能量比随器件几何尺寸的变化规律.结果表明,所设计微盘腔具有较低的传播损耗、较强的光场约束能力和较高的腔外能量比,品质因子高达7 000,最小模体积仅为0.315 μm3,可实现高灵敏度折射率传感.
混合表面等离子体微腔 SPP-WG混合模式 品质因子 有效模式体积 高灵敏度传感 Hybrid plasmonic microcavity Hybrid plasmonic mode Quality factor Effective mode volume High sensitive sensor
1 浙江师范大学 信息光学研究所 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
2 浙江师范大学与浙江大学光学联合研究实验室, 杭州 310058
基于传统混合表面等离子体波导, 提出了一种半导体纳米线和纳米金属肋混合的表面等离子体波导.采用有限元法对其模式特性进行了数值模拟, 研究了该波导的有效折射率、传播损耗、归一化模场面积等特性随波导几何尺寸的变化规律, 分析了该混合波导的增益阈值.结果表明: 该波导具有较低的传播损耗和较强的光场限制能力, 并且混合模式的最小模面积仅为0.001 52 μm2.
混合表面等离子体波导 模式特性 增益阈值 表面等离子体纳米激光器 Hybrid plasmonic waveguide Model properties Threshold Surface plasmon polariton nano laser
1 浙江师范大学信息光学研究所
2 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室，浙江 金华 321004
3 浙江师范大学与浙江大学 光学联合研究实验室，杭州 310058
设计了由半导体纳米线和半圆顶金属脊组成的混合表面等离子体波导.通过有限元法对这种波导所支持混合模式的深亚波长局域、传播损耗等特性进行了数值计算.结果表明，在工作波长为1.55 μm的情况下，混合模式的最小模面积仅为0.001 81(λ2/4)，同时保持20 μm的传播距离；与同类结构波导相比具有模场面积小，光传播距离远等优点，在光子集成元器件及光子集成电路等领域具有潜在应用价值.
混合表面等离子体波导 模式面积 传播损耗 衍射极限 Hybrid plasmonic waveguide Mode area Propagation loss Diffractionlimit
