Author Affiliations
Abstract
1 East China Normal University, School of Physics and Electronic Science, State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, Shanghai, China
2 Nanjing University, College of Engineering and Applied Sciences, National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing, China
3 China Jiliang University, College of Optical and Electronic Technology, Hangzhou, China
4 Shanxi University, Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Taiyuan, China
5 Chinese Academy of Sciences (CAS), Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), State Key Laboratory of High Field Laser Physics and CAS Center for Excellence in Ultra-Intense Laser Science, Shanghai, China
Achieving spatiotemporal control of light at high speeds presents immense possibilities for various applications in communication, computation, metrology, and sensing. The integration of subwavelength metasurfaces and optical waveguides offers a promising approach to manipulate light across multiple degrees of freedom at high speed in compact photonic integrated circuit (PIC) devices. Here, we demonstrate a gigahertz-rate-switchable wavefront shaping by integrating metasurface, lithium niobate on insulator photonic waveguides, and electrodes within a PIC device. As proofs of concept, we showcase the generation of a focus beam with reconfigurable arbitrary polarizations, switchable focusing with lateral focal positions and focal length, orbital angular momentum light beams as well as Bessel beams. Our measurements indicate modulation speeds of up to the gigahertz rate. This integrated platform offers a versatile and efficient means of controlling the light field at high speed within a compact system, paving the way for potential applications in optical communication, computation, sensing, and imaging.
metasurface photonic integrated circuit lithium niobate on insulator high-speed modulation Advanced Photonics
2024, 6(1): 016005
1 南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
2 南京师范大学 计算机与电子信息学院/人工智能学院, 南京 210023
3 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心, 南京 210023
提出并制备了一种基于游标效应的高灵敏度光纤马赫-曾德尔应变传感器。该传感器由两个自由光谱范围相近的马赫-曾德尔干涉仪并联构成。其中单个马赫-曾德尔干涉仪是由一段无芯光纤和一段少模光纤拼接在两根单模光纤之间制成的。两个马赫-曾德尔干涉仪的自由光谱范围相近而不相等, 并联叠加后产生游标效应, 达到增敏的效果。实验结果表明, 在0~166.667με的应变范围内, 单个干涉仪的应变灵敏度为-1.90pm/με, 两个干涉仪并联叠加谱包络的应变灵敏度为12.06pm/με。该传感系统采用并联方式实现游标效应, 具有制作简单、灵活性高、灵敏度高等优点, 可广泛应用于精密测量领域。
马赫-曾德尔传感器 少模光纤 游标效应 应变 Mach-Zehnder sensor few-mode fiber vernier effect strain
1 杭州电子科技大学智能微传感器与微系统教育部工程研究中心, 浙江 杭州 310018
2 杭州电子科技大学电子信息学院, 浙江 杭州 310018
3 杭州电子科技大学卓越学院, 浙江 杭州 310018
4 杭州电子科技大学通信工程学院, 浙江 杭州 310018
纳米光学是光子学与纳米技术交叉产生的一个新的前沿基础方向,可以使人们在纳米尺度上操控光与物质的相互作用以及探索新的物理现象。纳米激光器是一种新型光源,有关它的研究是纳米光学领域的一个重要分支。由于其尺度特性,并且对光有着很高的限制性,近年来关于纳米激光器的研究吸引着越来越多科研工作者的注意。从激光器的微型化角度出发,综述了该领域近年来取得的一些令人鼓舞的进展。首先,对近年来成功实现的各类新型激光器及其特点进行了简述;其次,对激光器在微纳尺度出现的新物理问题进行了分析,并阐述其最新进展;最后,对纳米激光器在实现应用过程中存在的一些技术挑战进行介绍和分析。
激光光学 纳米光学 纳米激光器 微型化 物理问题 技术挑战
南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
全光纤马赫-曾德尔干涉仪的制作工艺包括对光子晶体光纤和单模光纤的切割、熔接以及拉锥。文章首先运用接触力学理论, 对V型槽内的光子晶体光纤内部应力进行分析, 推导出光子晶体光纤内部最大的应力点位于平行于接触面的最外层空气孔处, 采用有限元分析验证了此结论, 并给出了光子晶体光纤内部应力分布图和应变分布图, 计算出了进行光子晶体光纤切割、熔融固定时的最大载荷。然后对内部具有球形空气腔的光纤进行受力分析, 推导出光纤内部最大的应力点位于空气球边缘上距离光纤表面最近处, 有限元分析验证了此结论, 并给出了光纤受拉力后的内部应力分布图和应变分布图, 为制造纤内纺锤形空气腔提供了理论基础。
马赫-曾德尔干涉 光子晶体光纤 V型槽 空气球 应力 应变 Mach-Zehnder interference photonic crystal fiber V groove air balloon stress strain
南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
设计了一种基于光纤纺锤型空气腔的三明治结构全光纤马赫-曾德尔折射率传感器。纺锤型空气腔是通过普通单模光纤和光子晶体光纤熔接后再拉锥形成的。锥区的纺锤型空气腔和包层分别作为参考臂和传感臂, 从而形成马赫-曾德尔干涉。基于FDTD Solutions和COMSOL仿真软件分别对传感器的干涉条纹及锥区电场分布进行了仿真, 得到了折射率传感器干涉条纹波谷波长和有效折射率与环境折射率的关系。当环境折射率为1.36~1.37和1.37~1.38时, 灵敏度分别为1377.6和1436nm/RIU。此传感器具有极短的干涉臂, 能够降低损耗, 且具有较高的折射率灵敏度。
光纤传感 全光纤 马赫-曾德尔干涉 折射率传感器 fiber sensing all-fiber Mach-Zehnder interference refractive index sensor
