1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室，山西 太原 030024
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林 长春 130033
3 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
4 大连理工大学光电工程与仪器学院，辽宁 大连 116024
对主从开环结构下，混沌激光偏振度对混沌同步质量的影响进行实验研究。在背靠背和200 km传输条件下，分析混沌激光偏振度以及同步质量的演变规律，发现随着距离和时间的增加，混沌激光偏振度逐渐减小，导致激光器的有效注入强度降低，进而削弱了注入锁定效应，恶化了主从混沌同步质量。增大注入强度可以提高同步质量对偏振度变化的容忍度，有助于实现稳定的长距离混沌激光同步。
激光器 光偏振度 混沌激光 混沌同步 混沌保密通信 光学学报
2023, 43(21): 2114003
1 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室，山西 太原 030024
提出基于光子晶体多缺陷耦合实现紫外波段高透射带通滤波的方案，采用传输矩阵法分析日盲紫外带通滤波器的光学传输特性。通过减弱光子局域和多个缺陷耦合效应，实现光子晶体通带的拓宽和边沿截止陡度的调整，可在239~280 nm日盲紫外波段实现平均透过率为90.71%的高透射，且在239 nm以下和290~360 nm的阻带波段实现高抑制。研究结果表明，弱化光子局域和不同缺陷峰耦合作用可以有效拓宽通带范围，提升通带透过率，同时该结构对光源小角度（<15°）入射不敏感。该滤光器设计方案可应用于日盲紫外探测和紫外通信系统。
光学器件 光子晶体 缺陷耦合 带通滤波器 日盲紫外探测 光子局域
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministry of Education and Shanxi Province, College of Physics and Optoelectronics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2 Key Laboratory of Chemical Biology and Molecular Engineering, Ministry of Education, Institute of Biotechnology, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
3 Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics, Ministry of Education, Renewable Energy Conversion and Storage Center, School of Physics and TEDA Institute of Applied Physics, Nankai University, Tianjin 300071, China
Although previously reported terahertz absorbers can achieve high-sensitivity refractive index sensing, the resonant peak is too broad, which leads to a low figure of merit (FOM). Transmissive sensors based on bound states in the continuum (BIC) can achieve high FOM, but they have some limitations in high sensitivity. Herein, we propose a periodic triple parallel metal bars structure to obtain high quality, a strong field, and multiple hot spots by the Friedrich–Wintgen BIC. Numerical results show the sensitivity and FOM can reach 1877 GHz/RIU and 665, respectively. Compared to the previously reported transmissive sensors based on BIC, the sensitivity has been greatly improved.
Fano resonance bound states in the continuum terahertz high-sensitivity sensing Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 031202
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学 物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
增强荧光发射可以提高荧光检测灵敏度、提高LED的亮度，在提高发光器件性能方面具有重要意义。由于金属结构在增强局域场、增强荧光发射方面具有很好效果，而柔性电介质材料具有灵活的可弯曲性特性，本文提出一种由金属-电介质-金属（MDM）组成的柔性结构以增强荧光发射。利用时域有限差分方法系统研究了该结构对量子点定向发射增强的影响。理论计算表明柔性MDM结构局部起伏和弧度对荧光增强起促进作用，且可以使位于结构中心位置量子点的量子效率增强约7倍。此外，还可以改变电介质的折射率和厚度从而实现目标波长的可调谐性。实验结果表明该柔性MDM结构对荧光增强有一定的促进作用，这一发现对未来的显示技术和柔性发光器件都有很大的价值，对高效柔性器件的开发应用具有一定的指导意义。
荧光增强 柔性结构 定向发射 波长可调 fluorescence enhancement flexible structure directional emission tunable wavelength
1 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
3 天津大学理学院量子交叉研究中心, 天津 300350
提出了一种基于谷霍尔效应的单向波导,波导结构由两种不同拓扑性质的光子晶体组成。这两种光子晶体均是由Al70Ga30As和Si介质柱构成,可以实现光在通信波段中的单向通过。仿真结果表明,所提结构不仅可以实现光路的大角度转弯,还对缺陷具有良好的耐受性,为具有高效光传输特性的新型光波导设计提供了参考。
集成光学 光子晶体 谷霍尔效应 拓扑光学 单向传输 边界态 光学学报
2021, 41(19): 1913001
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室，山西 太原 030024
2 太原理工大学 物理与光电工程学院，山西 太原 030024
本文提出了一种纳流通道-谐振腔耦合结构，用于实现对荧光物质微位移的检测。在本文中，首先，使用时域有限差分法，研究了量子点偏振态及结构参数对荧光与结构耦合效果的影响，进而对结构进行优化；然后，通过测量耦合结构输出光功率的变化，实现对荧光物质微位移的检测；最后，对影响传感灵敏度的因素进行研究。结果表明，相比传统方法，纳流通道-谐振腔耦合结构的折射率处于2.8~3.3之内时，该结构都可以实现对荧光物质微位移的高精度准确传感，并且通过减小纳流通道与谐振腔的间距可进一步提高传感灵敏度。
纳流通道 谐振腔 量子点 微位移 nanofluidic channel resonant cavity quantum dots micro-displacement
1 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
3 斯威本科技大学埃米材料转化中心, 澳大利亚 维多利亚 3122
从理论上提出了一种可以实现圆偏振光波非对称传输的器件设计。该器件是由锗、硅以及空气孔洞构成的具有完全光子禁带的二维光子晶体异质结构。本研究通过在光子晶体中引入线缺陷,构成能够实现高正向透射的光波导结构,同时设计可将光波发散的微腔结构并结合全反射原理抑制反向入射光,实现圆偏振光非对称传输,最终实现了圆偏振光在光通信波段(1550 nm)附近的高正向透射率(可达0.726)的非对称传输。圆偏振是具有固定相位差(π/2)的任意正交线偏振光的线性叠加,本研究设计的结构同时可以实现任意线偏振光的非对称传输,因此具有广泛的应用前景,其应用领域包括量子通信、信息处理、集成光学。
集成光学 圆偏振光 完全光子禁带 全反射界面 非对称传输
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministry of Education and Shanxi Province, College of Physics and Optoelectronics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
2 Centre for Optical and Electromagnetic Research, State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, National Engineering Research Center for Optical Instruments, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
A novel way to design arbitrarily shaped retro-reflectors by optics surface transformation is proposed. The entire design process consists of filling an optic-null medium between the input and output surfaces of the retro-reflector, on which the points have 180 deg reverse corresponding relations. The retro-reflector can be designed to be very thin (a planar structure) with high efficiency. The effective working angles of our retro-reflector are very large (from ?80 deg to +80 deg), which can, in principle, be further extended. Layered metal plates and zero refractive index materials are designed to realize the proposed retro-reflector for a TM polarized beam.
retro-reflector optics surface transformation Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 102201
1 太原理工大学 物理与光电工程学院, 山西 晋中 030600
2 太原航空仪表有限公司, 太原 030000
针对传统云水含量传感器体积大, 功耗大等问题, 本文基于可调谐半导体激光器吸收光谱技术, 研制了一种云水含量检测系统.采用1 368.6 nm分布式反馈半导体激光器作为检测光源, 设计 了基于TLC7528芯片的正交锁相放大器, 提高了测量的稳定性和抑制噪声的能力; 单板实现了激光器驱动、谐波信号处理、浓度反演功能.系统在不同浓度, 不同温度下进行在线检测, 实验结果表明 , 系统响应时间为10 s左右, 水含量在0～16 g/m3范围内误差小于5%, 在－55～+60℃条件下可正常工作.该系统体积小, 检测精度高, 响应速度快, 性能不受温度影响, 很好地满足了机载云层探测 需要.
吸收光谱 波长调制 电流自平衡 双路正交锁相解调 云水含量检测 Absorption spectrum Wavelength modulation Current self balance Two channel quadrature phase locked demodulation Cloud water content detection
