1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
3 上海理工大学中英国际学院，上海 200031
4 上海市环境科学研究院，上海 200233
5 同济大学人工智能研究院，上海 200092
超表面具有强烈的局域等离子体共振特性，其共振频率对周围介质环境十分敏感，可应用于无标记环境检测领域。本文设计了一种优化了品质因数和有效模体积之比(Q/Veff)的蝴蝶结型太赫兹超表面结构。该结构单元由中间镜像对称的金属蝴蝶结及两侧的连续金属边带组成。针对Q/Veff 这一重要指标，分别从连续金属边带的宽度和蝴蝶结间隙长度这两个参数对结构进行了仿真优化。当连续金属边带宽度为25 μm，间隙长度为2 μm 时，在0.7 THz 处有效模体积为3.6 μm3，相应的Q/Veff 为2.2 μm-3。在实验中，将不同浓度的铅离子溶液滴于超表面传感器表面，利用太赫兹时域光谱系统测量透射谱。实验结果表明，在0.1 ng/mL～20 ng/mL 范围内铅离子溶液浓度与超表面共振频率的漂移值具有线性关系，铅离子溶液的检测最低限为0.1 ng/mL。该太赫兹超表面传感器具有体积小、样品制备简单、检测速度快和实时现场测量等优点，将在环境保护和食品安全领域有广泛应用。
太赫兹 超表面 铅离子 有效模体积 高灵敏度 terahertz metasurface lead ion effective mode volume high sensitivity
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室, 北京 100876
从矩形空气孔光子晶体平板的研究入手，设计了一种新型的正方形空气孔L3型光子晶体平板微腔。采用有限时域差分法，计算了正方形空气孔L3型光子晶体微腔的Q值、模体积及谐振频率；讨论了正方形空气孔边长对微腔Q值、模体积及谐振频率的影响。对L3型光子晶体平板微腔进行了优化，设计出了Q值为27719、模体积为0.4361(λ/n)3、谐振波长为1543 nm的正方形空气孔的L3型光子晶体平板微腔。该L3型光子晶体平板微腔的Purcell因子高达4767。
材料 光电子学 光子晶体微腔 Q值 模体积 Purcell因子 光学学报
2013, 33(11): 1116005
1 嘉应学院物理与光信息科技学院， 广东 梅州 514015
2 嘉应学院数学学院， 广东 梅州 514015
提出了研究入射高斯光束在固体激光放大器激光棒内光斑半径分布及准确计算棒内模体积的新方法。利用该方法研究了热透镜效应、入射高斯光束束腰半径及衍射倍率因子3个因素对入射光束沿放大器激光棒的光斑半径分布及模体积的影响。研究结果表明，对于高功率固体激光放大器，当输入激光棒发散角较小的准直光束时，由于棒内强烈的热透镜效应，光束向激光棒中轴线产生较大的偏折，从而使入射光束在激光棒内模体积减小，入射光束与抽运能量的重叠效率下降。而采用发散角较大的入射光束，由于光束自身的发散可抵消较强的热透镜效应对光束的偏折，从而在激光棒内可获得较大的入射光束模体积及重叠效率。另外对于多模入射激光束，由于其发散角较大，应采用较大束腰半径的光束入射。
激光器 固体激光放大器 热透镜效应 模体积 激光与光电子学进展
2013, 50(3): 031404
浙江师范大学 信息光学研究所,浙江 金华 321004
设计了一种以半导体材料InGaAsP作为核心结构的器件表面蒸镀二氧化硅膜层，在其上蒸镀金膜层，构成金属-电介质半导体微盘激光器结构，盘面的厚度为2 μm，盘面半径为6 μm，盘壁侧表面与底面的夹角为45°.使用有限元法对该结构器件的回音壁模式进行数值研究,利用所谓“偏微分方程的弱项形式”有效地抑制了许多局域不变性相关的“伪解”.通过数值求解弱项型矢量亥姆霍兹方程，得到微盘激光器回音壁模式的横磁场分布，在此基础上讨论了其品质因数（Q值）、模体积、不同金属和电介质膜厚度对器件品质因数的影响、盘的半径和其品质因素的关系等相关量.理论计算表明，这种结构的器件较直接在介质表面蒸镀金属膜层结构的器件的品质因数高2~3倍.实验还获得了基阶和高阶的表面等离子体波模式，以及品质因数最大达到约5 400的光学-电介质基模.
微盘激光器 回音壁模式 品质因数 模体积 有限元法 Microdisk laser Wihspering gallery mode Quality factor Mode volume Finite element method
南京理工大学 电子工程与光电技术学院，南京 210094
研究了一种空气槽光子晶体微腔，这种腔是由在平板型光子晶体上引入一条宽度可以调节的线缺陷空气槽形成的.腔模的电场被强烈局限在空气槽中，由于介电常量的不连续性，电场得到很大的提高，同时模体积被大大地降低.数值模拟与分析了微腔的能带结构和场分布，考虑到腔模的谐振频率和对称性，发现一阶偶膜同时具有较高的品质因子和较小的模体积;应用有限时域差分法，得到腔模的品质因子可以高达106，模体积仅为0.02(λ/n)3.计算了一阶偶模谐振波长随空气槽宽度以及空气孔半径的变化，发现随着宽度的增加，波长越来越短.而随着空气孔半径的增加，波长近似线性地减小;当空气孔半径为170 nm时，可以获得最高的腔品质因子.
光子晶体 光学微腔 有限时域差分法 品质因子 模体积 Photonic crystal cavity Optical microcavity Finite-difference time-domain method Quality factor Mode volume
华中科技大学,激光技术国家重点实验室,湖北,武汉,430074
采用矩阵光学的方法对双棒串接Nd∶YAG激光器对称型谐振腔进行研究.结果表明:谐振腔内棒的位置直接影响腔的稳定范围和模体积;每一个热焦距f对应有两个稳定区间,当f＜360 mm时,值较小的稳定区间范围较宽;当f＞360 mm时,值较大的稳定区间范围较宽,在这两种情况下,均为值较大的稳定区间对应的模体积较大,而且模体积和输出功率随棒主平面与反射镜间距离的增大而增大.
Nd∶YAG激光器 稳定区间 模体积 Nd∶YAG laser stable zone mode volume
中国科学院大连化学物理研究所,辽宁,大连,116023
氧碘化学激光器通常采用的环形腔存在着倒向波,它对正向波的输出功率以及光束质量不利,因此必须进行抑制.以对称环形共焦非稳腔为例,介绍了在腔内放置限孔光阑,通过改变倒向波与正向波经过增益介质部分的模体积比,从而抑制倒向波的方法.计算结果表明,这种方法对于负支腔倒向波的抑制效果要远远好于正支腔.
限孔光阑 模体积比 倒向波抑制 共焦环形非稳腔 diaphragm mode volume ratio reverse mode suppression confocal unstable ring resonator
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
报道了研制的激光束二维强度分布测量装置,实现了从红外到可见的激光束二维强度分布测量,给出直观的激光束远场立体花样和平面分布等高能量图,进一步用该装置测量出激光能量,文章最后给出了标定方法和结果.
二维分布 模体积 功率测量
中国科学院上海光学精密机械研究所激光技术开放实验室, 上海 201800
讨论了多极串接时板条激光器的模体积匹配问题;并用数值计算分析了板条介质在腔内串接时,谐振腔参数的最佳选择.
模体积匹配 多板串接
本文按照腔内模体积几何形状来设计放电等离子体管,提高了激光增益.文中给出了此类放电管的热成型工艺,并测量了两种类型的放电等离子体管的增益特性.
模体积形状 放电等离子体管 圆柱形管
