High-Q cavity based on gradated one-dimensional photonic crystal

A high quality-factor （Q） cavity based on a one-dimensional （1D） photonic crystal with gradated elliptical holes was designed using FDTD simulation. Different gradient profiles of the mirror holes were found to correspond to different Q- values of the cavities. A simple strategy is proposed to construct high-Q cavities by using an S-shaped gradient profile for the elliptical holes＇ minor axes, such as a cosine function or Gaussian function. Using such a strategy, a Q value exceeding two million is obtained with only ten mirror holes in a cavity.

TiO_(2)纳米晶空洞光阳极在染料敏化太阳能电池中的光电增效性能研究

以含炭微球作为模板,制备了TiO_(2)纳米晶空洞光阳极用于染料敏化太阳能电池(DSSC),通过调整模板的添加量,实现了空洞数目在光阳极中的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和结构。结果表明:基于TiO_(2)纳米晶空洞的DSSC,在标准太阳光强度(100mW/cm^(2))辐照下,最佳的短路电流密度(J_(sc))可以达到18.31mA/cm^(2),开路电压(V_(oc))为0.701V,填充因子(FF)为0.578,电池效率(PCE)达到7.4%,相比基于TiO_(2)纳米晶的DSSC 4.4%的电池效率,提高了68.18%,其中J_(sc)的显著提高是电池效率提升的主要因素。光散射、电子寿命的分析表明,适当的空洞结构可以增加光阳极对可见光的散射作用,通过可见光在空洞结构中的多次反射使染料能被多次激发产生光生电子,从而提升了光捕获效率和电子寿命,最终实现了DSSC性能的提高。

关节腔注射用雷公藤甲素微球组织分布与代谢

目的考察关节腔注射用雷公藤甲素微球(TPL-MS)健康大鼠组织分布与体内外代谢行为。方法建立超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)方法,测定不同时间点TPL-MS在大鼠心、肝、脾、肺、肾、血浆、关节的分布;以雷公藤甲素溶液(TPL-IN)为参比,通过测定TPL-MS在大鼠肝匀浆和肝微粒体酶中代谢后的剩余量,计算不同时间点雷公藤甲素代谢百分比;对健康大鼠进行关节腔给药,采用高分辨质谱分析TPL-MS在大鼠肝脏、胆汁、尿液和粪便中的代谢物种类和代谢速度。结果给药后30 min,TPL-IN在肝匀浆和肝微粒体中分别下降50.32%、49.47%,TPL-MS分别下降47.62%、46.36%;体内外共观察到4种代谢物,两种制剂体内代谢途径和代谢物种类相似,TPL-IN主要代谢时间集中在给药后8 h,TPL-MS可在给药后0~24 h持续检出代谢物;TPL-MS给药后第3天在关节组织内达到最高浓度,维持时长接近2周。结论2种制剂体外代谢规律基本一致,体内代谢途径和代谢物种类一致。与TPL-IN相比,TPL-MS的组织分布和代谢速度发生明显改变,关节滞留时间延长,体内代谢过程延缓。

回音壁模式微腔的制作

回音壁模式的腔应用于微波光子学、非线性光学、集成光学等光学领域研究中,很多研究者制作出各种各样的微球腔。本文首先介绍了回音壁模式腔的理论原理,常见分类,制作的材料以及制作该微球腔的意义,然后分别介绍了CO 2激光器制作微球腔和熔接机制作微球腔这两种比较常见的制作方法;最后本文用基于熔接机电弧放电的方法制作出了表面光滑、低损耗的微球腔。

无机卤化物钙钛矿量子点微球腔荧光增强自参考温度传感研究

利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中,无机卤化物钙钛矿量子点(PeQDs)荧光材料由于具有量子产率高,温度依赖性强等特点,在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而,PeQDs只有一个光致荧光(PL)峰,其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰,因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中,我们提出了一种微球腔阵列(MCA)耦合PeQDs薄膜(MCA/PeQDs)的新型温度传感结构,利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式(WGMs)增强的Purcell效应提高了自发辐射速率,抑制了声子辅助猝灭效应,从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明,在223~373 K范围内,当PeQDs浓度为0.1316 mg/mL、微球腔直径为(19±1)μm时,该结构的绝对灵敏度(S_(a))与相对灵敏度(S_(r))可达到0.75 K^(-1)和1.95%·K^(-1)。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感准确性差的缺点,为荧光材料在高性能荧光温度传感器中的应用开辟了新的途径。

一种新的稀土掺杂回音壁模式微球腔制备工艺

目前使用回音壁模式增强稀土离子发光的研究,多是采用先制备回音壁模式腔,后引入稀土离子的方式。由于稀土离子是后添加的,这种工艺常常会有表面粗糙和稀土元素引入不均匀等问题,使回音壁模式的增强效果降低。本文提出一种新的稀土掺杂回音壁模式微球腔的制备工艺,将稀土元素的引入过程提到了微腔的制备前。实验表明:相比于此前报道的先进行微腔制备,而后进行稀土掺杂的微球,所制微球的表面更光滑自然,稀土掺杂更均匀,回音壁模式对于发光强度的增强效果也更明显。该工艺可推动稀土掺杂回音壁模式微腔在传感和上转换激光器等领域的应用。

玻璃微球荧光的腔量子电动力学增强效应

报道了腔量子电动力学效应对高钡玻璃微球荧光光谱的影响，利用Ｍｉｅ散射的共振峰位计算公式，对测量的光谱进行了分析，估算了自发辐射速率的量子电动力学效应的增强因子，实验证实其增强幅度超过６７６倍．

面向谐振式微光学陀螺应用的球形谐振腔DQ乘积优化

基于谐振式光学陀螺高灵敏度、低成本与微型化的发展需求,为了实现高灵敏度的谐振式微光机电陀螺,提出了以集成光学微谐振腔领域里高值、大直径谐振腔的制作为目标,应用方向为谐振式光学陀螺的球形光学微谐振腔核心敏感单元.在实验中以氢火焰作为热源采用熔融法制备球形光学微谐振腔.通过调节氢气的流量控制氢火焰热源面积,制备了不同直径(300—2200μm)的球形谐振腔,分析了球形谐振腔值、乘积、陀螺灵敏度与谐振腔直径的对应关系及其原因,获得了最优参数的面向谐振式光学陀螺的球形谐振腔敏感单元.=1260μm时,球腔品质因数=7 18×107,得到的最优陀螺灵敏度约为10?/h,满足商业级应用的需求,为芯片级、高精度、低成本的新型谐振式光学微腔陀螺的研究奠定了实验基础.

面向角速度传感系统的微球腔实验研究

微腔角速度传感系统是新一代光学传感器的代表。提出一种面向角速度传感系统的微球腔,其中微球腔作为核心部件直径约为1 mm,根据测量及相关公式计算,半高全宽为10.5 MHz,自由谱宽65.89 GHz,Q值1.84×107,精细度为6.26×103。微球腔特有的高Q值、高分辨率、制备简单等性能,使其具有长远的发展前景。详细介绍了整个系统的工作原理,并通过使用不同波形、不同频率的扫频及调制信号进行实验,对比透射曲线和鉴频曲线的形态,获得在球腔系统中的最适参数。经验证,使用频率为10 Hz的正弦波进行扫频,1 MHz的三角波作为进行调制,能够使系统处于更优的状态。

掺Nd^(3+)玻璃微球发射光谱研究

采用粉末喷烧法制备了掺Nd3 + 高折射率TiBa玻璃微球,主要成分为TiO2 ,BaO和SiO2 ,微球直径在30 μm左右。在带有显微镜的光谱仪上,用5 14nm激光照射微球的边缘,测量了它们的发射光谱,观察到了微球腔效应导致的光谱结构共振。在较低泵浦阈值(2mW )下,获得了Nd3 + 的激射发光。利用光学微腔理论讨论了玻璃微球荧光光谱中的形貌共振,实验结果与计算结果相符。

基于回音壁模式微球腔的PDH稳频技术（英文）

光学微球腔因其回音壁模式可获得极高的品质因数而受到广泛关注.本文分析了Fabry-Perot腔和微球腔的基本原理,通过CO2激光熔融光纤实验制得了直径为1.2mm的微球腔,并测试了微球腔和锥形光纤耦合结构的耦合特性.采用典型的PDH稳频系统设计了基于微球腔的稳频系统,分析了用于鉴频的误差曲线的吸收特性和色散特性,对比了不同调制频率、微球腔直径、耦合损耗、传输损耗下与误差曲线斜率的关系.结果表明:耦合状态下最大Q值可达到1.1×108,调节微球腔内横磁模和横电模的转换可优化耦合效率,匹配微球腔和锥形光纤的尺寸得到了径向二阶模式的透射谱,误差曲线效率达到15.4A mW/MHz.球腔在提高PDH稳频技术灵敏度上具有巨大潜力.

新型激光技术研究进展

重点介绍了过去10年来厦门大学光电子技术研究所在高Q值玻璃球微腔光子学、光纤激光器、平面波导的交错复用器设计和固体激光器研究中所取得的进展情况.特别重点讨论了在光纤激光器领域所开展的研究内容以及取得最新进展:如利用掺Yb双包层光纤激光器泵浦的2级P2O5拉曼级联获得了瓦级1 480 nm输出的拉曼光纤激光器;实现了O波段多波长磷硅拉曼光纤激光器;提出并利用双泵浦光纤参量放大器作为激光增益介质,在国际上率先实现了光通信波段(1 550 nm)多波长、窄线宽光纤参量振荡器;采用光纤激光器腔内参量泵浦技术,获得了C+L波段的高性能光纤参量放大器.同时对球微腔激光器也进行了较为详尽的讨论.

微球喇曼激光器的性能研究

由光学球微腔与光纤耦而构成的喇曼激光器大大降低了阈值泵浦功率,明显提高了总体效率.本文对微球喇曼激光器的性能进行了详细的理论模拟研究,从泵浦信号和喇曼信号的速率方程出发,推导出微球喇曼激光器的阈值公式,讨论和分析了微球喇曼激光器的球微腔与熔锥光纤的耦合特性及耦合对激光器阈值的影响,并提出了提高该激光器耦合效率的有效方案.

用光线量子论研究掺铒磷酸盐玻璃微球发光的形貌共振

介绍微腔研究理论的发展和微球腔中的光线量子论。测试了488 nm激光激发下掺铒磷酸盐玻璃微球的1 533 nm荧光光谱,分析其谱线中的形貌共振现象及形成机制,并将掺铒磷酸盐玻璃微球的荧光光谱和掺铒磷酸盐体玻璃的荧光光谱进行比较。从实验中得到了掺铒磷酸盐玻璃微球产生的单模振荡幅度。

微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验

对微球腔耳语回廊模式下的谐振特性所表现出的光学非线性进行了分析,对直径1mm的SiO2微球腔的谐振谱线和解调曲线进行了仿真;搭建了微球腔耦合测试系统,得到了微球腔半高全宽值为78.42MHz、Q值为2.5×106的谐振谱线;基于正弦波相位调制技术对谐振谱线进行了同步解调,以减小相位复位脉冲噪声的影响;采用环路锁频技术实现了谐振频率的跟踪和锁定,对锁定精度和锁定时间进行了分析,实验结果为锁定透射谱强度至1%的时间为8 ms,锁定后可测频移分辨率为375 kHz,为微球腔的传感测量提供了实验依据。

谐振式陀螺微球腔谐振频率跟踪锁定技术研究

理论上分析了谐振式陀螺系统中的传输特性和正弦波调制特性。为了实现谐振频率的跟踪锁定,设计并搭建了谐振频率跟踪锁定试验系统。通过正弦波调制、解调得到了谐振频率跟踪锁定需要的鉴频曲线。利用PID反馈控制电路和得到的鉴频曲线实现了谐振频率的跟踪锁定,并进一步评估得到了谐振频率跟踪锁定的精度和稳定度。为光学微谐振腔的谐振频率跟踪锁定技术的深入研究提供了参考。

光学微球腔的壳层结构研究

使用时域有限差分法,对带表面壳层的光学微球腔进行模拟计算,分析了微腔内回音壁模式的能量密度分布,总结了壳层厚度对微球腔谐振性能的影响,并由此探讨对微球腔进行调谐和模式控制的方法.采用这种壳层结构,微球腔的谐振性能得到了有效提高(Q值提高了30%以上,模式体积减小了60%),为光学微球腔后续的结构设计和实际应用提供了一个新的优化思路.

壳聚糖多孔微球的制备与表征

采用油包水包油(O/W/O)复相乳化悬浮交联的方法制备壳聚糖多孔微球,以低毒和无毒的乙酸乙酯和蓖麻油为制孔剂和非水溶性分散介质替代常用的具有一定毒性的有机分散剂甲苯和液体石蜡.乙酸乙酯先在壳聚糖醋酸溶液中乳化,然后上述乳液在蓖麻油中进一步反相乳化,采用戊二醛对壳聚糖分散相进行交联、固化.对制备工艺中影响壳聚糖多孔微球的多孔结构、粒径以及孔隙率等性能的影响因素进行了研究和优化.

Tm^(3+)掺杂Ge-Ga-S玻璃微球-石英光纤锥耦合系统的荧光回廊模特性

以熔融淬冷法自制了Tm^(3+)掺杂Ge-Ga-S硫系玻璃,并以此为基质材料,用漂浮粉料熔融法制备了直径分布为50—200μm的高品质因数(Q>10~4)的有源硫系玻璃微球谐振腔.在显微镜下优选出一颗表面质量好、球形度较高、直径为72.84μm的微球,与氢氧焰扫描拉锥法制备的一根腰锥直径为1.93μm的石英光纤锥进行近场耦合.根据基质材料的吸收光谱特性,选用808 nm的半导体激光器作为抽运源.实验测得光纤锥倏逝波场激发出了掺Tm^(3+)硫系玻璃微球在1460 nm附近的荧光回廊模式,其典型共振峰间隔为4.39 nm.实验测得的荧光回廊模式与米氏散射理论计算结果符合度较高(最大误差仅为0.047%),验证了本文提出的掺Tm^(3+)硫系微球制备及耦合工艺的可行性.

微乳液法制备多孔中空羟基磷灰石微球的研究

以自制的纳米羟基磷灰石粉末为原料,在明胶/水/植物油微乳体系中制得羟基磷灰石/明胶微球,经高温烧结将明胶去除后,得到多孔羟基磷灰石微球。采用TEM、XRD、TG、SEM、压汞仪对产品进行了表征。结果表明:利用本方法制得的羟基磷灰石微球尺寸较均匀,约为(800±200)μm;该微球呈现内部多孔结构,且孔隙率随微乳体系中明胶含量的增加而增加。当羟基磷灰石/明胶的质量比为4∶6时,微球出现空心现象。这种多孔且中空的羟基磷灰石微球在骨修复/填充和药物携带缓释方面具有潜在的应用前景。