作者单位
摘要
电子科技大学 光电科学与工程学院,成都 611731
设计了一款低相噪蓝宝石振荡器并对其进行温度控制,基于蓝宝石谐振器理论,采用有限元仿真软件完成了蓝宝石谐振器设计。蓝宝石谐振器实测中心频率为9.84 GHz,有载Q值113 000。将该蓝宝石谐振器作为选频网络与放大器、滤波器、移相器和耦合器构成低相噪蓝宝石振荡器。振荡器的输出工作频率9.84 GHz,输出功率9 dBm,偏离载波1 kHz处相位噪声为−117 dBc/Hz,偏离载波10 kHz处相位噪声为−144 dBc/Hz,偏离载波100 kHz处相位噪声为−161 dBc/Hz。该振荡器有助于提高雷达对于低慢小目标的检测能力。
低慢小目标检测 蓝宝石谐振器 回音壁模式 相位噪声 振荡器 low-slow small object detection sapphire resonator whispering gallery modes phase noise oscillator 
强激光与粒子束
2024, 36(3): 033004
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of In-fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2 Photonics Research Center, School of Electronic Engineering and Automation, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China
The distributed optical fiber surface plasmon resonance (SPR) sensors have attracted wide attention in biosensing and chemical sensing applications. However, due to the limitation of their sensing structure, it is difficult to adjust their resonant wavelength and sensitivity. Here, novel and flexible cascaded helical-core fiber (HCF) SPR sensors are proposed theoretically and experimentally for distributed sensing applications. It is shown that the resonant wavelength and sensitivity of the sensors can be conveniently controlled by adjusting the twist pitch of the helical core. A high sensitivity of 11,180 nm/RIU for refractive-index measurement ranging from 1.355 to 1.365 is realized experimentally when the twist pitch of the helical core is 1.5 mm. It is worth noting that the sensitivity can be further improved by reducing the twist pitch. For example, the sensitivity of the sensor with a twist pitch of 1.4 mm can theoretically exceed 20,000 nm/RIU. This work opens up a new way to implement multi-parameter or distributed measurement, especially to establish sensing networks integrated in a single-core fiber or a multi-core fiber.
helical-core fiber surface plasmon resonance distributed optical fiber sensor whispering gallery modes 
Chinese Optics Letters
2021, 19(9): 091201
作者单位
摘要
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 
光学学报
2021, 41(4): 0406003
Author Affiliations
Abstract
1 Nanyang Technological University, School of Electrical and Electronic Engineering, Singapore
2 CINTRA UMI CNRS/NTU/THALES, Singapore
3 Nanyang Technological University, School of Chemical and Biomedical Engineering, Singapore
Optical barcodes have demonstrated a great potential in multiplexed bioassays and cell tracking for their distinctive spectral fingerprints. The vast majority of optical barcodes were designed to identify a specific target by fluorescence emission spectra, without being able to characterize dynamic changes in response to analytes through time. To overcome these limitations, the concept of the bioresponsive dynamic photonic barcode was proposed by exploiting interfacial energy transfer between a microdroplet cavity and binding molecules. Whispering-gallery modes resulting from cavity-enhanced energy transfer were therefore converted into photonic barcodes to identify binding activities, in which more than trillions of distinctive barcodes could be generated by a single droplet. Dynamic spectral barcoding was achieved by a significant improvement in terms of signal-to-noise ratio upon binding to target molecules. Theoretical studies and experiments were conducted to elucidate the effect of different cavity sizes and analyte concentrations. Time-resolved fluorescence lifetime was implemented to investigate the role of radiative and non-radiative energy transfer. Finally, microdroplet photonic barcodes were employed in biodetection to exhibit great potential in fulfilling biomedical applications.
whispering-gallery modes optical barcodes fluorescence resonance energy transfer molecular sensing biointerface cavity-enhancement 
Advanced Photonics
2020, 2(6): 066002
作者单位
摘要
1 福州大学 物理与信息工程学院, 福州 350108
2 泉州师范学院 光子技术研究中心, 福建 泉州 362000
为研究光学微球腔的热光效应,采用1 550 nm波段可调谐激光器和宽带光源两种泵浦源,分别测量了二氧化硅、碲酸盐玻璃微球及其掺杂了稀土离子的微球在激励光功率、环境温度变化时其谐振峰波长的变化量,得到了二氧化硅微球激励功率灵敏度为32.4 pm/mW,温度灵敏度为13.4 pm/℃;铥离子的掺杂使激励功率灵敏度达到48.7 pm/mW,温度灵敏度达到15.2 pm/℃.相应的碲酸盐微球激励功率灵敏度为71.1 pm/mW,温度灵敏度为0.019 1 nm/℃,比光纤光栅温度传感器的灵敏度10 pm/℃大了将近1倍,若掺杂了稀土离子,则高1.1倍.本文研究对微腔在温度传感器方面的应用具有参考意义.
热光效应 温度传感 微腔 稀土掺杂 回音壁模式 Thermo-optic effect Temperature sensing Microcavity Rare earth ions doping Whispering gallery modes 
光子学报
2020, 49(3): 0314004
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学 理学院 纤维集成光学教育部重点实验室, 哈尔滨 150001
2 深圳大学 光电工程学院 光电子器件与系统重点实验室,广东 深圳 518060
回音壁模式微腔器件在现代光学中扮演着十分重要的角色,在高灵敏度传感、低阈值激光器等领域具有广泛的应用前景.然而基于回音壁模式微腔的光学系统容易受到振动、温湿度变化等外界环境干扰,这些问题为其实用化带来巨大挑战.近年来回音壁模式微腔器件的实用化问题日益受到关注,大量相关研究被报道.本文简要介绍了关于回音壁模式光学微腔器件封装和集成的最新研究进展.
集成光学 回音壁模式 光学微腔 倏逝场 生物传感 激光 Integrated optics Whispering gallery modes Microcavities Evanescent fields Biosensors Laser 
光子学报
2019, 48(11): 1148008
作者单位
摘要
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 
激光技术
2018, 42(6): 840
作者单位
摘要
1 School of Electrical Engineering and Telecommunications, The University of New South Wales, Sydney, NSW 2052, Australia
2 Institute for Photonics and Advanced Sensing, The University of Adelaide, Adelaide SA 5005, Australia
3 Laser Physics and Photonic Devices Laboratories, School of Engineering, University of South Australia, Mawson Lakes SA 5095, Australia
dipole source optical fibers single photon source whispering gallery modes electric and magnetic response 
Frontiers of Optoelectronics
2018, 11(1): 0130
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230026
2 哈尔滨工业大学 信息光电子研究所, 山东 威海 264209
提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法, 并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性, 首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据后, 得到了波长范围从600 nm到1000 nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线.在实验中, 采用熔融单模光纤顶端的方法制得了石英材料微球腔.采用热拉技术制得了锥形光纤, 用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统, 通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3×106, 耦合效率高达92.5%.这些耦合特性可以很好地用理论结果解释.这些特性表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力.
微纳光学 光学微球腔 波导光学 回音壁模式 时域有限差分法 耦合特性 Micro-nano optics microsphere resonator waveguide optics whispering gallery modes FDTD coupling characteristics 
红外与毫米波学报
2018, 37(3): 284
刘彬斌 1,2,3,*张蒙 1,2,3吴根柱 1,2,3
作者单位
摘要
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

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