Microcavities constructed from materials with a second-order nonlinear coefficient have enabled efficient second-harmonic (SH) generation at a low power level. However, it is still technically challenging to realize double resonance with large nonlinear modal overlap in a microcavity. Here, we propose a design for a robust, tunable, and easy coupling double-resonance SH generation based on the combination of a newly developed fiber-based Fabry–Perot microcavity and a sandwich structure, whose numerical SH conversion efficiency is up to 3000% W^-1. This proposal provides a feasible way to construct ultra-efficient nonlinear devices for generation of classical and quantum light sources.

创新性地提出了一种基于高Q值轴向渐变型空芯微腔的高灵敏流速传感器，实现了微压状态下微腔回音壁模式共振光场对流体的直接检测。首先，利用流体动力学和有限元算法理论分析了轴向渐变型空芯微腔的流速和光场特性。其次，通过熔融拉锥和气压控制法制备了高Q值（Q>10⁷）轴向渐变型空芯微腔，利用五维高精度位移平台实现微腔与微纳光纤的高精度、低损耗耦合。实验测试并研究了不同尺寸、不同耦合位置时微腔回音壁模式共振光谱的流速传感特性，获得的最大流速灵敏度达0.27 pm/（μL/min），流速分辨率为1.43 μL/min。该传感器具有较高的重复性和实时性，在高灵敏度流体检测、水质检测等领域具有潜在应用价值。

The nonlinear physics dynamics of temporal dissipative solitons in a microcavity hinder them from attaining high power from pump lasers with a typical nonlinear energy conversion efficiency of less than 1%. Here, we experimentally demonstrate a straightforward method for improving the output power of soliton combs using a silica microrod cavity with high coupling strength, large mode volume, and high-Q factor, resulting in a low-repetition-rate dissipative soliton (∼21GHz) with an energy conversion efficiency exceeding 20%. Furthermore, by generating an ∼105GHz5×FSR (free spectral range) soliton crystal comb in the microcavity, the energy conversion efficiency can be further increased up to 56%.

受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应等非线性光学效应一直以来得到广泛研究。回音壁模式光学微腔具有超高品质因子和极小模式体积，日益成为了非线性光学相关研究的重要平台之一。使用超精密加工技术制备了氟化钙晶体微腔，品质因子Q值达3.6×10⁸。搭建了基于光学微腔的非线性光学的实验平台，在连续波泵浦的条件下激发了氟化钙晶体微腔中的受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应。实验中记录了级联布里渊、布里渊耦合四波混频、拉曼辅助克尔、超宽拉曼光频梳等丰富的非线性光学散射效应。结果表明超精密加工得到的氟化钙晶体微腔在非线性光学中有着优异的表现，是研究非线性光学的理想平台。

回音壁微腔具有超高Q值和极小的模式体积，在微波光子系统、非线性光学和量子光学等领域中具有广阔的应用前景。通过分析mm级氟化镁（MgF₂）晶体回音壁微腔的损耗因素，确认了影响回音壁微腔品质因数的主要指标为材料等级和表面粗糙度。设计了mm 级MgF₂晶体回音壁微腔的结构形式，使用DUV级MgF₂晶体，如果回音壁微腔表面粗糙度小于0.7 nm，则MgF₂晶体回音壁微腔的极限损耗理论计算值为4.781×10^?11，对应的极限Q值为2.09×10¹⁰。通过对MgF₂晶体回音壁微腔进行粗成型、精密车削、精密抛光，实现了高品质因数的微腔制造。测试结果表明，回音壁微腔的表面粗糙度Ra值为0.669 nm、微观形貌PV值为6.767 nm、品质因数为2.054×10⁹@1 550 nm。

法布里-珀罗（F-P）微腔作为基础的光学谐振器，因其结构设计方法成熟、品质因子高等特性，在近现代光学领域中具有举足轻重的地位。近年来，随着微纳加工技术的不断成熟，F-P微腔进入了一个新的发展阶段，其结构展现出集成化、多样化、功能定制化的特点，其应用领域也得到进一步拓展。本文总结了近20年来F-P微腔在光场调控领域的研究进展，重点介绍了基于F-P微腔的分光结构及光谱探测应用、F-P微腔中光子与低维材料相互作用的研究，以及F-P微腔在参数精密测量、生物检测、多维光场调控等方面的潜在应用，并对未来F-P微腔的发展及新的应用前景进行了展望。

片上可集成光源一直是光通信领域的研究热点。磷化铟（InP）材料是构建通信波段光源的理想材料。本文采用标准半导体工艺在InP衬底上制备了圆盘形微腔发光器件。通过制备四种尺寸的圆盘微腔发光二极管，研究了尺寸大小对于器件的性能，包括光强、半高宽、中心波长偏移等参数的影响。本研究对于电驱动光源的制备和实现通信波段的光通信具有重要意义。

A circular-sided square microcavity laser etched a central hole has achieved chaos operation with a bandwidth of 20.8 GHz without external optical feedback or injection, in which the intensity probability distribution of a chaotic signal with a two-peak pattern was observed. Based on the self-chaotic microlaser, physical random numbers at 400 Gb/s were generated by extracting the four least significant bits without other complex post-processing methods. The solitary chaos laser and minimal post-processing have predicted a simpler and low-cost on-chip random number generator in the future.

为了使有机发光显示技术满足国际电信联盟为超高清电视所制定的色域标准（BT 2020），高色纯度有机发光器件（OLED）的研究与开发具有重要意义。本文分别从窄带发光OLED材料和微腔OLED器件两方面介绍高色纯度有机发光器件的重要研究进展。首先，分析了分子的振动耦合对有机发光材料色纯度的影响，并针对荧光、磷光和热激活延迟荧光（TADF）3种材料，分别讨论了目前改善有机发光色纯度的方法，总结了最新的材料设计策略与研究结果。然后，介绍了微腔效应的原理，分析其对有机发光器件光谱的修饰与窄化作用，并介绍了利用微腔效应实现高色纯度发光的器件结构设计与优化方案。最后，讨论了高色纯度OLED器件在显示领域的未来前景与挑战。