刘译泽 1,2,3江俊峰 1,2,3,*刘琨 1,2,3王双 1,2,3[ ... ]刘铁根 1,2,3
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所，天津 300072
提出了基于氧化石墨烯和空心二氧化硅薄壁微泡腔的光纤气体传感器。将氧化石墨烯涂覆于熔融加压流变成型的薄壁微泡腔内壁，使其整体的有效折射率对于气体吸附敏感。通过拉锥光纤倏逝场在薄壁微泡腔激发出回音壁谐振模，其中心波长与有效折射率（气体体积分数）对应，据此实现腔内气体体积分数的传感测量。实验结果表明，当氨气的体积分数在0~40×10-6的范围内时，提出的光纤气体传感器的响应呈线性，其传感灵敏度为0.73×106 pm，分辨率为1.9×10-6。当氨气的体积分数为20×10-6时，传感器的响应和恢复时间分别是294 s和329 s。空心微腔结构一方面可以作为敏感单元，另一方面可以直接作为气体通道，避免了外部气室的使用或额外气体通道的封装，极大地提高了传感系统的实用性。
传感器 气体传感器 回音壁谐振模 氧化石墨烯 崔壮壮 1,3,4刘清权 1,2,3谢茂彬 1,3,4王少伟 1,3,4,5,*陆卫 1,2,3,4,**
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
2 上海科技大学 物质科学与技术学院，上海 201210
3 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心，上海 200083
4 中国科学院大学，北京 100049
5 南通智能感知研究院，江苏 南通 226000
低维材料嵌入微腔已经广泛应用于纳米激光器和探测器等。为了实现增益材料和光学微腔之间的有效耦合，需要深入研究嵌埋材料对腔共振模式的影响。本文主要讨论了嵌埋材料的厚度、位置、腔层厚度以及分布式布拉格反射镜的对数对腔供着模式的影响。结果表明，腔共振模式随嵌埋材料位置的不同呈现周期性变化并且在λ/2光程周期内存在最大峰位移。最大峰位移随腔层厚度增加而减小，但与嵌埋材料的厚度成正比。分布式布拉格反射镜的对数不影响腔共振模式。这些结果为光学器件的设计和实验现象的分析提供了指导，并且可以应用于不同波长分布式布拉格反射腔结构。
光学腔 共振模式 嵌埋位置 分布式布拉格反射镜 optical cavity resonant mode embedded position distributed Bragg reflector 
Jian Fan 1,2Xuyan Zhou 1,3,4,**Weiqiao Zhang 1,2Yufei Wang 1,2,5[ ... ]Wanhua Zheng 1,2,3,5,*
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Solid-State Optoelectronics Information Technology, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
4 Weifang Academy of Advanced Opto-Electronic Circuits, Weifang 261071, China
5 College of Future Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 101408, China
We first study the effect of cavity modes propagating in the lateral dimension on high-power semiconductor lasers with a large stripe width. A sidewall microstructure was fabricated to prevent optical feedback of lateral resonant modes. Theoretically, we demonstrate the existence of lateral resonant modes in the Fabry–Perot cavity with a large stripe width. Experimentally, we design the corresponding devices and compare them with conventional broad-area diode lasers. About a 15% reduction in threshold current and a 27% increase in maximum electro-optical conversion efficiency are achieved. The amplified spontaneous emission spectrum is narrowed, which proves that lateral microstructures suppress optical feedback of lateral resonant modes. Under a large continuous-wave operation, the maximum output power of laser device is 43.03 W, about 1 W higher than that of the standard broad-area laser at 48 A.
high power broad area laser resonant mode amplified spontaneous emission Chinese Optics Letters
2023, 21(4): 041406
基于直径为7.2 μm的微盘谐振腔器件, 分别引入对称缺陷和非对称缺陷, 利用时域有限差分法研究缺陷位置和尺寸对各自微盘谐振腔各阶模式的影响.研究表明: 随着缺陷半径增大, 各阶谐振模式向短波长移动并且由高到低逐级受到抑制.在对称缺陷腔、非对称缺陷腔中内嵌一个微盘, 构成内嵌型双微盘谐振腔, 并优化缺陷腔、内嵌微盘尺寸及位置, 可实现1 128 nm、1 109 nm波长的稳定单模谐振.该内嵌型双微盘谐振腔微盘模式简单, 实现了谐振模式的简化, 具有广泛的应用前景.
光学微腔 微盘谐振腔 回音壁模式 腔体缺陷 谐振模式 Optical microcavity Microdisk resonator Whispering gallery mode Cavity defects Resonant mode 光子学报
2015, 44(12): 1213002
利用圆柱形介质设计了一个Bragg微腔结构,含有圆柱形和环形两个微腔。基于传输矩阵理论,通过研究会聚柱面波的反射相移,根据反射相移在Bragg禁带中的尖锐突变来确定微腔结构的共振模。较之其他计算方法,相移方法操作简单,图像直观,且行之有效。研究表明,随着中心圆柱形微腔的半径增大,方位指数相同的两微腔共振模之间会发生相互作用,在腔模光子能量相近时耦合效应最强,导致双微腔的耦合共振模曲线出现反交叉现象。最后给出了耦合共振模的空间电磁场分布。
相移 传输矩阵 Bragg微腔 共振模 Hankel函数 phase shift transmission matrix Bragg microcavity resonant mode Hankel function
1 广东工业大学 物理与光电工程学院， 广州 510006
2 暨南大学 物理系， 广州 510632
将电子注视为等离子体柱，从填充等离子体柱的谐振腔的物理模型出发，推导了圆柱腔填充中心电子注时TM0m0模式的特征方程，并重点分析了填充电子注的圆柱腔中TM010模式和TM020模式的谐振频率和电磁场分布随等离子频率的变化情况。研究结果表明，随着电子注的等离子体频率不断增大，谐振频率也不断增大，谐振腔内电场和磁场的分布也随之发生改变。当电子注的等离子体频率超过谐振腔的谐振频率时，谐振腔内的电磁场分布将发生很大的变化，出现了电子注内外电场方向相反和趋肤效应等现象。
谐振腔 电子注 等离子体 等离子频率 谐振模式 resonant cavity electron beam plasma plasma frequency resonant mode
中国工程物理研究院 电子工程研究所， 四川 绵阳 621900
分析了不同宽边情况下对滤波器加工精度的影响，分析结果表明对于不同频段的滤波器，需要选择合适的谐振腔的宽边才能达到较好的性能，同时分析了不同谐振模式的滤波器对加工精度的影响，分析表明，对于太赫兹频段滤波器，选用TE101谐振模式时存在腔体长度会比波导的宽边小很多的情况，而选用高阶谐振模式不但可以提高滤波器的品质因数Q值，减少损耗，同时也能在一定程度上降低滤波器对加工精度的要求。最后以0.34 THz 4阶带通滤波器为例验证此方法的正确性，测试表明该滤波器最低损耗为-0.73 dB，在0.335~0.349 THz范围内损耗在-2 dB以内。
太赫兹 波导 滤波器 谐振模式 品质因数 terahertz waveguide filter resonant mode quality factor
河池学院 物理与电子工程系, 广西 宜州 546300
用两种正折射率材料设计了一维光子晶体异质结构模型, 并利用传输矩阵法对该光子晶体的透射谱进行了理论研究。结果发现: 光通过光子晶体时, 在较宽的禁带范围内出现透射率为100%的多条共振模, 且共振模的数目与光子晶体结构周期数m相对应; 当入射角一定时, 共振模的位置可以通过介质的折射率、厚度来调制; 当入射光入射角度增大时, 多共振模出现整体蓝移, 同时共振模宽度变窄。这些特性有望应用于多通道窄带滤波器的设计。
光子晶体 异质结构 透射谱 共振模 滤波功能 photonic crystal heterostructure transmission spectrum resonant mode filter function
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
基于P波段新型三周期慢波结构同轴相对论返波振荡器设计思想，设计了一个L波段同轴相对论返波振荡器。粒子模拟表明，在二极管电压591 kV、电流8.2 kA、导引磁场0.8 T时，获得了1.50 GW的微波输出，频率为1.64 GHz，效率达31%，器件慢波结构尺寸仅为96 mm×207 mm。分析了该器件实际高频结构的电动力学特性，重点研究了纵向谐振模式、品质因数等特点，并结合P波段的研究结果，得到了该类器件的相关设计指标：慢波结构长度约为一个波长，波纹周期约5/13波长，外波纹深度约1/10波长，内波纹深度约1/30波长，电子束半径约0.7倍外波纹平均半径，器件的纵向工作模式为0.8π模，对应的Q值约16。
高功率微波 相对论返波振荡器 同轴慢波结构 低频段 纵向谐振模式 high power microwave relativistic backward wave oscillator coaxial slow wave structure low-band longitudinal resonant mode
研究设计了一种可用于触发反向触发晶闸管(RSD)的电路。给出了通过参数寻优选取触发电路参数的思路。初步试验中发现存在主脉冲波形畸变和续流拖尾问题，提出了对典型谐振触发电路的两点改进：提出了基于可饱和磁介质环的触发脉冲整形方法，解决了主脉冲波形畸变问题；通过串联阻容回路吸收剩余触发能量，消除了脉冲的续流拖尾。试验结果显示RSD开通特性良好，表明所设计的触发电路能满足开通μs级高上升率电流脉冲的需求。
反向触发晶闸管 谐振式触发 参数寻优 脉冲畸变 续流拖尾 reverse switched-on dynistor resonant mode triggering circuit parameter optimization pulse deformation tail current
