1 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
柱矢量光束因其独特的偏振分布特性而在光镊、高分辨率成像、遥感、等离子体聚焦等领域发挥着重要作用。为实现全光纤高功率柱矢量MOPA激光器，采用自主设计基于集成超表面的模式转换光纤器件，进行了理论分析与实验验证。自主设计集成超表面的模式转换光纤器件可直接稳定输出数瓦功率的径向偏振柱矢量种子光，且输出模式纯度可达95%以上。实验中通过降低弯曲损耗并对模式进行控制，获得了单级放大输出功率为52.2 W的径向偏振柱矢量光稳定输出，且模式光场分布在输出功率增加过程中并未出现明显变化。为进一步分析输出的模式特性，采用旋转检偏器的方法检测输出光的偏振特性及偏振纯度，并利用非相干模式叠加方法计算了输出的径向偏振柱矢量光的模式纯度。结果表明，集成超表面模式转换的全光纤柱矢量MOPA激光器在最大输出功率情况下，输出光的偏振纯度约为95.2%，模式纯度约为94%，验证了该全光纤方案的可行性。
超表面 柱矢量光束 径向偏振光 光纤激光器 模式分析 弯曲损耗 metasurface cylindrical vector beam radially polarized beam fiber laser mode analysis bend loss 强激光与粒子束
2023, 35(10): 101003
脱镁叶绿酸a加氧酶（PaO）基因编码叶绿素降解过程中的关键酶。为了解小麦（Triticum aestivum L.）TaPaOs基因家族特征及其在衰老过程中发挥的作用，本试验利用已发布的小麦及其他物种的全基因组信息对TaPaOs家族成员的基因特性进行分析，并利用实时荧光定量PCR（qRT-RCR）技术初步分析其功能。结果表明：在小麦中共发现18个TaPaOs家族成员，分布在15条染色体上，其编码蛋白均具有亲水性，且大多数为不稳定蛋白，亚细胞定位预测均位于叶绿体中；18个TaPaOs家族成员启动子区包含大量响应元件，其中光响应元件（G-Box）和ABA响应元件（ABRE）最多。分析TaPaOs在不同组织中的表达模式发现，其家族成员表达模式为叶>茎>根，大多数家族成员在ABA诱导衰老、黑暗诱导衰老以及自然衰老时上调表达，尤其是TaPaO2、TaPaO5及TaPaO6，可作为小麦衰老研究的重点关注基因。这些研究结果为进一步研究TaPaOs基因家族的功能奠定基础。
小麦 TaPaOs基因家族 叶绿素 表达模式分析 衰老 wheat TaPaOs gene family chlorophyll expression analysis aging
强激光与粒子束
2021, 33(10): 104001
强激光与粒子束
2020, 32(10): 103003
1 中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心, 北京100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京100049
利用电致发光(EL)的方法, 研究了突然失效的975 nm大功率应变量子阱激光器。起初, 我们以为激光器失效是由于腔面发生了突然光学灾变(COMD)。然而, 通过EL实验, 发现其中一部分激光器腔面没有任何损伤, 而内部发生了突然光学灾变(COBD), 为工艺的进一步改善指明了方向。对90只发生COD的激光器进行EL成像, 发现暗线缺陷(DLD)起始于腔面或是激光器内部。DLD是严重的非辐射复合区, 通常沿着有源区延伸出几个分支, 造成激光器功率急剧下降。详细分析了不同COD模式的特征并进行了对比。并进一步分析了两种典型COD模式发生的原因, 然后给出了抑制COD和提高大功率半导体激光器性能的建议。
大功率半导体激光器 失效模式分析 电致发光 突然光学灾变 暗线缺陷 high-power diode lasers failure mode analysis electroluminescence catastrophic optical damage dark line defect
1 西北核技术研究所, 西安 710024
2 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
模拟研究了一种在均匀慢波结构后增加渐变慢波结构段的太赫兹过模表面波振荡器,获得了输出功率和模式纯度的显著提高。首先根据S参数方法,研究分析了这种复合高频结构中TM01模的谐振特性。然后采用2.5维PIC(Particle-in-cell)软件UNIPIC,模拟研究了振荡器输出性能随渐变慢波结构周期数的变化关系。结果表明：随着周期数的增加,输出太赫兹波中的TM02和TM03等高次模成分降低,TM01模的功率比例增大至80%以上；选择合适长度的渐变慢波结构,能使得器件输出功率增大50%。
过模 表面波振荡器 渐变 慢波结构 模式分析 overmoded surface wave oscillator tapered slow wave structure mode analysis 强激光与粒子束
2016, 28(3): 033103
北京市太赫兹波谱与成像重点实验室, 太赫兹光电子学教育部重点实验室, 首都师范大学物理系, 北京 100048
选取了在化工、 医药生产中常见的中间体——二甲基苯甲酸作为研究对象, 利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统研究了室温条件下, 二甲基苯甲酸的六种同分异构体在太赫兹波段的吸收光谱。 实验结果表明, 在0.2～2.2 THz波段范围内, 六种物质的特征频谱响应有非常明显的区别, 而红外光谱仪的测量结果则显示, 在1 450～1 700 cm-1波段范围内不同的异构体表现出相似的吸收特征。 利用密度泛函理论(DFT)对六种物质的吸收频谱进行计算, 并对它们的吸收峰产生的原因进行分析, 可知在1 450～1 700 cm-1范围内六种物质的吸收峰均是由苯环的骨架伸缩振动和羧基上CO的伸缩振动引起的, 而在0.2～2.2 THz波段, 由于六种物质分子中整个苯环与相对位置不同的三个支链之间存在面外相对摆动, 造成了集体振动模式的差异, 从而表现出不同的吸收特征。 通过分析发现, 六种样品在两个频率范围分别表现出的差异和相似的吸收特征, 源于其分子结构间的差异性和相似性, 而利用太赫兹波段吸收特征的差异, 可以实现对二甲基苯甲酸六种同分异构体的鉴别。 上述研究结果表明, 利用太赫兹和红外光谱技术研究同分异构体光谱特性的差异性和相似性是可行的, 也为快速鉴别二甲基苯甲酸异构体种类和检测该化工中间体的纯度提供了一条有效的途径。
太赫兹时域光谱技术 吸收峰 同分异构体 红外光谱仪 振动模式分析 Terahertz time-domain spectroscopy technique Absorption peaks Isomers Infrared spectroscopy Analysis of vibrational modes 光谱学与光谱分析
2015, 35(11): 3041
1 北京交通大学 理学院 发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京 100044
2 光信息科学与技术研究所, 北京 100044
针对半导体光波导实际制作过程中出现的典型工艺缺陷, 基于有限元法提出了有效的分析方法。首次计算了真实光场入射情况下, 缺陷存在时波导内部的光场, 并分析了缺陷位置、大小、缺陷类型和入射光波长对半导体光波导损耗和模式耦合的影响。分析结果表明, 波导传输损耗随缺陷大小和光波长振荡变化; 折射率较大的缺陷, 振荡频率较高; 缺陷从芯区中心移向边缘时, 传输损耗随波导结构尺寸振荡变化, 变为单调增大。损耗能量一部分形成辐射模进入衬底, 另一部分耦合成高阶模。缺陷明显增加半导体光波导损耗, 改变波导传输模式, 显著劣化集成光路性能。
半导体光波导 工艺缺陷 有限元法 传输模式分析 semiconductor optical waveguide process defect finite element method propagation mode analyzing
四川大学 电子信息学院 光电系, 成都 610064
为了验证薄膜振动模式的有效性, 采用正弦条纹投影和傅里叶条纹分析的方法进行薄膜振动模式分析和振幅重建, 并进行了理论分析和实验研究。在基于结构光的主动3维传感技术中, 傅里叶变换轮廓术具有单帧获取、高分辨率、全场可实时测量等优势, 成为可测量动态3维面形的一种实用方法。正弦光栅条纹被投影到振动中的薄膜表面, 采用低帧频的CCD相机采集由薄膜振动导致条纹局部模糊的一系列变形条纹图。通过傅里叶变换轮廓术方法进行处理, 最终得到不同频率下实际测量的薄膜振动模式结果。给出了理论计算结果与实测结果的验证比较。结果表明, 该方法测量的振动模式结果准确反映了薄膜振动情况。3维面形测量结果和实验验证了该方法的可行性。
信息光学 振动测量 振动模式分析 结构光投影 傅里叶频谱 information optics vibration measurement vibration mode analysis structured light projection Fourier spectrum
1 深圳信息职业技术学院电子与通信学院, 广东 深圳 518172
2 山东大学信息科学与技术学院, 山东 济南 250100
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
为提高光子晶体(PC)发光二极管(LED)的光提取效率，引入AlGaN限制层的表面光子晶体LED(PCLED)和嵌入型PCLED两种模型，分析了两种结构中光波模式的分布，利用角分辨测量方法计算光子晶体对LED中各传导模式的提取长度，分析PC对各模式的提取能力，通过研究两种结构中PC的结构参数对提取长度的影响，认为引入AlGaN限制层的LED可以将一部分低阶光波转化为覆盖层模式被PC提取。嵌入型PCLED中，PC与LED中绝大部分传导模式的分布都有重叠，嵌入型PC对所有传导模式都具有较短的提取长度使其能更有效地提高LED的光提取效率。
光子晶体 发光二极管 光提取效率 模式分析 中国激光
2014, 41(s1): s106006
