1 中国科学技术大学 中国科学院量子信息重点实验室，安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学 中国科学院量子信息和量子物理协同创新中心，安徽 合肥 230026
具有高品质因子（Q 值）的光学谐振腔能够长时间将光束缚在较小的模式体积内，极大地增强了光与物质的相互作用，成为集成光学器件中具有重大潜力的重要组成部分。聚焦于目前广泛应用于集成非线性光学领域的氮化硅材料平台，为了解决大尺寸氮化硅微环腔由拼接误差、表面粗糙等因素导致的散射损耗较大的问题，进行了一系列的工艺改进以提高大尺寸氮化硅微环腔的品质因子。结果表明：通过薄膜再沉积工艺可以有效降低氮化硅波导的散射损耗，半径为560 μm的大尺寸氮化硅微环腔的本征Q值得到了平均26% 的提升。得益于提高的微腔Q 值，在氮化硅微环腔中实现了重复频率40 GHz 的光学频率梳。
氮化硅微环腔 品质因子 光学频率梳 silicon nitride microring resonator quality factor optical frequency comb 红外与激光工程
2022, 51(5): 20220302
1 西北工业大学物理科学与技术学院, 陕西 西安 710129
2 西北工业大学陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710129
3 西北工业大学光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室, 陕西 西安 710129
光学腔借助其特殊的共振线型,成为激光、精密检测、光传感、光开关等技术中尤为重要的光波器件。对已报道的光学腔中几种不同共振线型(洛伦兹型尖峰、洛伦兹型凹谷、不对称Fano型等)进行评述,并分析形成机制。最后,以硅基微环腔为例,提出调控这些共振线型的方法和相关器件结构。
光学器件 光学腔 共振线型 微环腔
1 中国人民解放军陆军工程大学研究生院, 江苏 南京 210000
2 中国人民解放军军事科学院系统工程研究院, 北京 100071
硅基微环腔的结构参数、半导体特性和工艺形貌会对相关光子对输出重复频率产生重要影响。将晶体硅非线性损耗计入输出重复频率的仿真计算,推导出全通型硅基微环腔自发四波混频效应模型,并利用该模型研究了全通型硅基微环腔品质因数、微环腔半径、晶体硅自由载流子寿命等参数对输出重复频率的影响。结果表明,当外品质因数取值5×104, 抽运功率达到15 mW且继续升高时,输出重复频率反而降低;理想情况下微环腔半径越小,输出重复频率越高;对硅基微环腔相关光子对光源而言,提高输出重复频率的首选方案是降低自由载流子寿命。
微纳光学 硅基微环腔 自发四波混频效应 相关光子对光源 品质因数 micro-nano optics silicon micro-ring resonators spontaneous four-wave mixing effect correlated photon-pair sources quality factor
许晓赋 1,2,3,*郝小龙 1,2,3蒋俊贞 1,2,3李晖 1,2,3[ ... ]强则煊 1,2,3
1 福建师范大学 激光与光电子技术研究所
2 福建省光子技术重点实验室
3 医学光电科学与技术教育部重点实验室，福州 350007
提出一种基于二维正方晶格光子晶体空气孔型高下路效率的环形谐振腔，通过压缩线缺陷波导的宽度实现单模有效控制，同时讨论内围光子晶体列数对传输场的影响，然后运用二维时域有限差分方法数值分析了耦合强度及环区局部折射率调制对下路效率、品质因子以及下路波长等参量的影响.结果表明：当波导宽度为0.7个晶格常量，耦合强度为0个晶格常量，在信道波长为1 528.1 nm时，下路效率为99%，品质因子Q为379；当耦合强度提高到1个晶格常量，下路波长稍微漂移为1 524.3 nm，品质因子显著提高到1 397，而下路效率下降为89%.同时，下路波长会随着环区折射率的增加呈线性红移.
光通信 光子晶体微环腔 空气孔 时域有限差分 Optical communications Photonics crystal ring resonators Air-hole Finite-Difference Time-Domain (FDTD)
1 南京邮电大学微流控光学技术研究中心, 江苏 南京 210003
2 南京大学国家微结构实验室微波光子学实验室, 江苏 南京210093
基于微环腔型光学滤波是一项正在发展中的新型气体传感技术,在工业生产、环境保护和医学等领域具 有广阔的应用前景。利用微环状波导腔构成气室的吸收光谱型气体传感器具有结构紧凑、波长 选择性良好等优点。通过气体吸收光谱及微环腔特性的计算和分析,对基于微环腔型光滤波器的新型气体 检测传感系统的设计进行了研究和探索,分析了微环尺寸与其谐振波长、自由光谱范围之间的关系。
滤波 微环腔 气体传感 自由光谱范围 filtering micro-ring resonator gas sensing freedom spectrum range
1 福建师范大学 激光与光电子技术研究所 光子技术福建省重点实验室，福州 350007
2 闽江学院 物理学与电子信息工程系， 福州 350007
提出了一种基于二维光子晶体微环腔的新型光分叉复用器，并可以通过改变环区的硅介质柱的折射率实现波长调谐.运用经典的微环自由光谱范围FSR和微环半径R的关系，证实新型的光子晶体微环腔也满足该关系.利用二维时域有限差分法系统分析了下路信号波长及相应效率随折射率的变化关系.结果表明，只需改变环区折射率0.005，下路波长就可以漂移1 nm，而有效微环半径还不足1.4 μm.
光通信 光分叉复用器 光子晶体微环腔 时域有限差分 Optical communication Optical add-drop multiplexers Photonic crystal ring resonators FDTD
