山东师范大学物理与电子科学学院，光场调控及应用中心，山东 济南 250358
将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中，并与光学微腔系统相耦合，建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响，并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义，且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。
量子光学 光学微腔 超辐射 自旋动力学 玻色爱因斯坦凝聚
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communication Networks, School of Information and Communication Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
The nonlinear physics dynamics of temporal dissipative solitons in a microcavity hinder them from attaining high power from pump lasers with a typical nonlinear energy conversion efficiency of less than 1%. Here, we experimentally demonstrate a straightforward method for improving the output power of soliton combs using a silica microrod cavity with high coupling strength, large mode volume, and high-Q factor, resulting in a low-repetition-rate dissipative soliton () with an energy conversion efficiency exceeding 20%. Furthermore, by generating an (free spectral range) soliton crystal comb in the microcavity, the energy conversion efficiency can be further increased up to 56%.
optical microcavity nonlinear optics temporal soliton Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101902
1 南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
3 中国空间技术研究院西安分院，陕西 西安 710000
4 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230026
受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应等非线性光学效应一直以来得到广泛研究。回音壁模式光学微腔具有超高品质因子和极小模式体积，日益成为了非线性光学相关研究的重要平台之一。使用超精密加工技术制备了氟化钙晶体微腔，品质因子Q值达3.6×108。搭建了基于光学微腔的非线性光学的实验平台，在连续波泵浦的条件下激发了氟化钙晶体微腔中的受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应。实验中记录了级联布里渊、布里渊耦合四波混频、拉曼辅助克尔、超宽拉曼光频梳等丰富的非线性光学散射效应。结果表明超精密加工得到的氟化钙晶体微腔在非线性光学中有着优异的表现，是研究非线性光学的理想平台。
光学微腔 氟化钙晶体 非线性光学 受激布里渊散射 光频梳 光学学报
2023, 43(16): 1623021
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
回音壁模式晶体腔凭借其高品质因数和小模式体积, 在光学滤波、非线性转换、光学传感等研究领域都具有重要的应用前景, 然而裸露光学微腔的谐振特性极易受外界环境干扰的影响, 针对基于氟化镁晶体回音壁模式微腔的光纤耦合封装技术进行了研究。通过氢氧焰熔融拉锥的方式制备了锥形光纤, 其锥腰直径约为2 μm。搭建了回音壁微腔与锥形光纤耦合测试实验平台, 优化后的锥形光纤耦合系统使回音壁模式晶体腔在一定波长范围内工作在少模状态, 品质因数达到5.15×107。此外, 完成了具有精准温控的耦合器件封装, 提升了锥形光纤和回音壁腔耦合系统的稳定性。从实际应用的角度出发, 为超高品质因数的回音壁模式晶体腔的封装提供了一种有益的尝试。
回音壁模式 光学微腔 品质因数 锥形光纤耦合 封装器件 whispering gallery mode optical microcavity quality factor coupling with the tapered fiber packaged device
1 南昌航空大学 江西省光电信息科学与技术重点实验室，南昌 330063
2 中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系，合肥 230026
设计并测试了两种基于微瓶腔结构的温度传感系统。分别基于电弧放电法和自主装法制备了氧化硅材料（SiO2）和紫外光固化胶（UCA）聚合物材料微瓶腔，通过锥形光纤耦合的方式分析了两种微瓶腔基本特性，并测试它们在温度传感中的应用。实验结果表明，SiO2微瓶腔在温度上升时的灵敏度为11.13 pm/℃，在温度下降时的灵敏度为10.25 pm/℃；UCA微瓶腔在温度上升时的灵敏度为111.89 pm/℃，在温度下降时的温度灵敏度为102.02 pm/℃。两者在上升和下降时均保持很好的一致性，尤其UCA微瓶腔温度灵敏度比SiO2微瓶腔提升了10倍。本文传感器具有体积小、价格低、可塑性和重复性好、灵敏度高等优势，在温度传感领域具有潜在应用。
光学微腔 传感器 温度 回音壁模式 Optical microcavity Sensor Temperature Whispering gallery mode
1 清远南玻节能新材料有限公司，广东 清远 511650
2 华南理工大学 材料科学与工程学院，发光材料与器件国家重点实验室，广东 广州 510641
微纳激光器能够将器件的物理尺寸缩小至微米甚至纳米级别，在集成光路和纳米技术等科技前沿领域有巨大的应用前景。在众多材料中，稀土离子掺杂激光增益微纳材料具有制备成本低、环境稳定性好、光谱丰富（紫外‐中红外）等独特优点，是一种理想的激光增益微纳材料。近年来，各种设计巧妙的稀土离子掺杂激光增益微纳材料的涌现，以及新型微纳光学谐振腔的设计和制造，大大促进了新兴稀土离子掺杂微纳激光器的发展。本文将从微纳激光器的基本组成出发，简要介绍新型稀土离子掺杂激光增益微纳材料的设计与制备，以及微纳光学谐振腔的基本原理；然后综述近期出现的具有代表性的稀土离子掺杂微纳激光器，讨论其制备工艺及激光性能。
稀土离子掺杂纳米材料 光学微腔 微纳激光器 rare-earth ions doped nanomaterials optical microcavity microlasers
1 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院，北京 100191
2 北京航空航天大学物理学院，北京 102206
3 北京量子信息科学研究院，北京 100193
陀螺仪作为惯性导航的关键部件，决定了飞行器、运载机械和无人系统等导航定位的精度和姿态控制的稳定性。在兼顾精度的同时，小体积可集成陀螺仪的需求越来越迫切，微纳集成谐振式光学陀螺有望同时满足可集成与高精度等应用需求。本文结合国内外近年来微纳集成光学陀螺研究的新进展，综述了谐振式集成光学陀螺的研究现状、瓶颈问题和未来发展趋势；基于新材料、新结构和新物理效应等可能的解决途径，重点阐述了光增益补偿、色散调控、非厄米奇异点等对谐振式集成光学陀螺敏感性能的影响；最后，对谐振式集成光学陀螺的未来发展趋势进行了展望。
物理光学 光学陀螺 光学微腔 色散关系 光增益与损耗 非厄米奇异点 中国激光
2022, 49(19): 1906001
南昌航空大学测试与光电工程学院无损检测教育部重点实验室，江西 南昌 330063
回音壁模式光学微腔凭借其超高的品质因数和极小的模式体积在微型激光器、光学滤波器、非线性转换器和光学传感器等光子学器件中扮演着重要的角色。然而，这类微腔光学系统的谐振特性受外界环境的影响非常大，需要消除外界环境对微腔器件的干扰才能进入外场应用。研究了回音壁模式光学微腔的间接封装技术，封装型微球腔器件的Q值达到5.1×107。研究了封装型微腔器件的稳定性，分析了谐振模式透过率、谐振点偏移和半峰全宽的艾伦方差。结果显示，设计的封装型微球腔器件有着很强的稳定性，并且具有强鲁棒性、便携性、隔离性、集成性等诸多优势，推动了微腔器件的实用化。
光纤光学 光学微腔 耦合 封装器件 稳定性 艾伦方差 中国激光
2022, 49(17): 1713002
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Functional Materials for Informatics, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT), Chinese Academy of Sciences (CAS), Shanghai 200050, China
2 CAS Center for Excellence in Superconducting Electronics (CENSE), Shanghai 200050, China
3 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
An effective way to fabricate high-quality (Q) silicon microcavities on-chip is proposed and studied. Our fabrication technique consists of two significant steps: (1) patterning a special silicon micro-pillar by Bosch processes and (2) subsequent reflow of the pillar into a spherical-like microcavity using a laser pulse at 532 nm. Its shape and surface roughness are characterized using a scanning electron microscope and an atomic force microscope. The root-mean-square roughness of the surface is about 0.6 nm. A representative value for the loaded Q-factors of our silicon spherical-like microcavities is on the order of .
optical microcavity whispering gallery mode high Q-factor Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 111301
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
结合所制备的高品质法布里-珀罗（F-P）光学微腔，利用基于激光的高分辨率熔解曲线（HRM）分析研究了G-四链体脱氧核糖核酸（DNA）结构的热稳定性。探究了K+存在的情况下，诱导富含鸟嘌呤（G）的DNA单链形成G-四链体，不同K+浓度的DNA溶液，对应于溶液中G-四链体结构的不同热稳定性。实验结果表明，激光HRM曲线能很好地分辨出不同K+浓度的DNA结构。此外，通过分析不同DNA溶液在任意温度下的激光阈值，发现利用较低的泵浦能量可以很好地降低曲线的熔解温度。
医用光学 G-四链体 高分辨率熔解曲线 法布里-珀罗光学微腔 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0717002
