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高Q光学微球腔角速度传感效应验证 被引量:5
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作者 张建辉 徐鹏飞 +3 位作者 李小枫 薛晨阳 刘俊 闫树斌 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1057-1061,共5页
根据角速度传感的基本原理,搭建了以高Q光学微球腔为核心敏感部件的角速度传感实验测试系统。实验中通过调制、解调技术得到了光学微球腔的谐振曲线及其相对应的解调曲线,并采用PID反馈控制电路实现了微球腔谐振点的实时跟踪锁定,谐振... 根据角速度传感的基本原理,搭建了以高Q光学微球腔为核心敏感部件的角速度传感实验测试系统。实验中通过调制、解调技术得到了光学微球腔的谐振曲线及其相对应的解调曲线,并采用PID反馈控制电路实现了微球腔谐振点的实时跟踪锁定,谐振点锁定精度约为10kHz。通过对系统提供低、高2组不同的旋转角速度进行实验测试,并对数据进行处理分析,得到系统输出信号幅度的变化趋势与测试转台提供的旋转角速度变化情况相对应的结果。初步验证了高Q光学微球腔的角速度传感效应,为后续深入研究高Q光学微谐振腔角速度传感器件奠定了基础。 展开更多
关键词 光纤光学 传感技术 谐振特性 光学 谐振点跟踪锁定
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波导耦合回音壁模式光学微球腔结构耦合特性分析(英文) 被引量:3
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作者 王梦宇 金雪莹 +2 位作者 李飞 张延超 王克逸 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期284-289,337,共7页
提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据... 提出了一种耦合微球和波导系统的有效方法,并在数值和实验上进行了论证.为了研究微球腔和波导系统的耦合特性,首先通过耦合模理论研究了这个系统的2D模型.通过有限时域差分法设计了一个数值仿真系统.在快速傅里叶变换(FFT)处理样本数据后,得到了波长范围从600 nm到1 000 nm的相对强度谱曲线和传输谱曲线.在实验中,采用熔融单模光纤顶端的方法制得了石英材料微球腔.采用热拉技术制得了锥形光纤,用来作为激发微球腔中回音壁模式的波导.测试了这个微球腔-锥形光纤耦合系统,通过优化微球腔与锥形光纤的相对位置得到其品质因数高达2.3×106,耦合效率高达92.5%.这些耦合特性可以很好地用理论结果解释.这些特性表明了其在实际微腔传感和微型激光器中极具潜力. 展开更多
关键词 光学 光学 波导光学 回音壁模式 时域有限差分法 耦合特性
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光学微球腔谐振模式研究 被引量:2
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作者 王克逸 金乐天 +1 位作者 周绍祥 刘之景 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第0Z2期221-226,共6页
使用时域有限差分法对近场耦合状态下的光学微腔进行了计算。系统地研究了微腔中不同阶径向模式的各方面性能的差异。并在此基础上讨论了通过改变耦合参数,选择性增强特定模式的途径。研究了数种非均匀介质微腔的性能改变,指出选择性... 使用时域有限差分法对近场耦合状态下的光学微腔进行了计算。系统地研究了微腔中不同阶径向模式的各方面性能的差异。并在此基础上讨论了通过改变耦合参数,选择性增强特定模式的途径。研究了数种非均匀介质微腔的性能改变,指出选择性增强特定模式,可以通过以下两类方法:一是对于均匀介质分布的微腔,通过改变耦合参数来改变修逝波场的场强和相位分布,例如改变入射波的入射角,改变耦合间距。二是通过区域性改变微腔的折射率分布来改变微腔的修逝波场的场强和相位分布,如折射率改变(△n)折射率梯度(dn/dr)。探讨选择性抑制高阶模形成改善微腔性能的途径。使得基模获得到高能量密度,和更低的模式体积为研究原子或离子与微腔的相互作用提供更好的环境。 展开更多
关键词 光学 谐振模式 时域有限差分法 计算 谐振器 能量分布 品质因数 棱镜耦合 梯度折射率
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高品质光学微球腔谐振特性及鉴频特性分析
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作者 王梦宇 金雪莹 +2 位作者 王静 陈黎明 王克逸 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第5期673-677,共5页
光学微球腔的回音壁模式使其存储能量大,从而获得高的品质因数。该文介绍了微球腔的制备方法;介绍了微球腔与锥形光纤的耦合理论,并对其耦合特性作出了分析;搭建了微球腔谐振谱探测系统并分析了不同耦合模式下的谐振特性;设计了微球腔... 光学微球腔的回音壁模式使其存储能量大,从而获得高的品质因数。该文介绍了微球腔的制备方法;介绍了微球腔与锥形光纤的耦合理论,并对其耦合特性作出了分析;搭建了微球腔谐振谱探测系统并分析了不同耦合模式下的谐振特性;设计了微球腔谐振频率跟踪与锁定系统。通过仿真得到了不同调制频率下的鉴频曲线,分析了其吸收谱线与色散谱线特性。实验制得微球腔直径为440μm,耦合状态下的品质因数可达1.08×108;调制频率对鉴频曲线特性影响很大,低频调制下,优化调制后,可提升跟踪锁定效果,为后续的实验奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 光纤光学 光学 耦合理论 谐振谱 调制 鉴频特性
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光学微球腔尾纤曲率敏感特性研究
5
作者 商成龙 唐军 +8 位作者 谢成峰 张天恩 雷龙海 王明焕 郭泽彬 郭浩 刘俊 薛晨阳 张文栋 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期311-314,共4页
光学微球谐振腔由于其超高的Q值及极小的模式体积等优点,在高灵敏度传感和光通信等方面得到了广泛的研究,理论分析了尾纤弯曲产生的应力双折射,并分析了其对微球腔谐振特性的影响。定量地改变尾纤弯曲曲率,测试微球腔的谐振波长,研究了... 光学微球谐振腔由于其超高的Q值及极小的模式体积等优点,在高灵敏度传感和光通信等方面得到了广泛的研究,理论分析了尾纤弯曲产生的应力双折射,并分析了其对微球腔谐振特性的影响。定量地改变尾纤弯曲曲率,测试微球腔的谐振波长,研究了微球腔尾纤对弯曲曲率的敏感特性。实验结果表明,光学微球腔尾纤弯曲影响着微球腔的谐振模式,能够导致谐振波长变化,随其弯曲曲率的变大,微球腔的谐振波长持续红移,能够用来测量曲率。 展开更多
关键词 光纤光学 光学 谐振特性 曲率敏感
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光学微球腔温控封装平台设计方法
6
作者 杜健 王忠庆 鲜浩 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期77-80,86,共5页
针对目前光学微球腔的温度控制方法计算繁琐、选用器件复杂,且精确控温时对应温度范围较小的问题,提出了光学微球腔温控封装平台设计方法。该方法采用增量式PID控制策略,通过测温模块三线制Pt100铂电阻和恒流源法进行测温,由制冷片... 针对目前光学微球腔的温度控制方法计算繁琐、选用器件复杂,且精确控温时对应温度范围较小的问题,提出了光学微球腔温控封装平台设计方法。该方法采用增量式PID控制策略,通过测温模块三线制Pt100铂电阻和恒流源法进行测温,由制冷片和加热片组成的温度控制模块进行制冷和加热,最后由温度调谐平台进行精确温度控制。仿真测试证明,该方法制冷时温控平台大约需要13~14min达到稳定,温度波动范围为±0.02℃.力口热大约需要15~16min达到稳定,温度波动范围为±0.04℃,温度范围由原来的9~20℃上限提高到35℃,控制精度优于0.1℃。 展开更多
关键词 光学 温度控制 精密测温 PID控制 单片机
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基于回音壁模式微球腔的PDH稳频技术(英文) 被引量:2
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作者 王梦宇 金雪莹 +2 位作者 王静 陈黎明 王克逸 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期55-62,共8页
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... 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. 展开更多
关键词 光纤光学 激光稳频 光学 PDH 回音壁模式
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谐振式陀螺微球腔谐振频率跟踪锁定技术研究
8
作者 张建辉 徐鹏飞 +4 位作者 郑永秋 张成飞 薛晨阳 刘俊 闫树斌 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期373-376,共4页
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... 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。 展开更多
关键词 光学 跟踪锁定 调制解调 PID反馈控制 传感技术
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微球喇曼激光器的性能研究
9
作者 温国斌 杨莉 +1 位作者 刘丽飒 蔡志平 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期331-334,共4页
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... 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. 展开更多
关键词 喇曼激光器 光学球微腔 阈值泵浦功率 熔锥光纤 耦合
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光学微球腔及其应用 被引量:9
10
作者 金乐天 王克逸 周绍祥 《物理》 CAS 北大核心 2002年第10期642-646,共5页
光学微球腔因其极高的品质因数和极小的模式体积 ,在非线性光学、腔体量子电动力学以及窄带光学滤波、高灵敏度运动传感器、极低阈值激光器等许多研究与应用领域具有广泛的应用前景 .文章对光学微球腔的谐振原理、特点、耦合、制备和应... 光学微球腔因其极高的品质因数和极小的模式体积 ,在非线性光学、腔体量子电动力学以及窄带光学滤波、高灵敏度运动传感器、极低阈值激光器等许多研究与应用领域具有广泛的应用前景 .文章对光学微球腔的谐振原理、特点、耦合、制备和应用进行了综述 . 展开更多
关键词 光学 谐振器 回音壁模式 谐振原理 耦合
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锥形光纤微球腔谐振陀螺光学模式非互易性研究 被引量:2
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作者 王明焕 唐军 +8 位作者 郭泽彬 商成龙 张天恩 雷龙海 郭浩 刘建华 薛晨阳 张文栋 刘俊 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期186-190,共5页
通过Rsoft软件对锥形光纤倏逝场能量分布特性进行仿真,从理论上分析锥形光纤激发微谐振腔非互易性产生的原因。实验中,光纤熔融二氧化硅微球腔通过高精度三维调节架沿光纤方向移动,每次移动相同距离选取测试点,记录光源正反传输情况下... 通过Rsoft软件对锥形光纤倏逝场能量分布特性进行仿真,从理论上分析锥形光纤激发微谐振腔非互易性产生的原因。实验中,光纤熔融二氧化硅微球腔通过高精度三维调节架沿光纤方向移动,每次移动相同距离选取测试点,记录光源正反传输情况下微球腔谐振谱线,得到谐振谱线特征参量随倏逝场变化的非互易性变化规律。通过计算微球腔理论鉴频曲线获得非互易性对陀螺动态范围与灵敏度的影响,并提出抑制方法。 展开更多
关键词 激光光学 光学 锥形光纤 倏逝场 非互易性 谐振式光学陀螺
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波导耦合多层结构光学微球腔性能分析
12
作者 郝鹏 董永超 +3 位作者 曹兆楼 王克逸 吴青林 吴朔 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期216-222,共7页
利用时域有限差分(FDTD)法模拟了均匀结构、双层结构和三层结构光学微球腔,得到了各自的能量密度分布,通过对比发现多层结构具有更高的最大能量密度与存储能量和较小的模式体积。波导与多层微球腔之间存在一个最佳间隙,模拟结构的最佳... 利用时域有限差分(FDTD)法模拟了均匀结构、双层结构和三层结构光学微球腔,得到了各自的能量密度分布,通过对比发现多层结构具有更高的最大能量密度与存储能量和较小的模式体积。波导与多层微球腔之间存在一个最佳间隙,模拟结构的最佳间隙在60~120nm。改变高折射层的厚度和折射率,在特定波长的入射光下可以获得具有较高最大能量密度(大于360)或者较小模式体积的(小于0.03)的微球腔,确定了优化的厚度和折射率。分析高斯光激励的带有导出波导的微球腔,导出波导与微球腔中的光具有相似的激发频谱,表明多层微球腔可以对入射光实现选频并导出。结果显示,多层微球腔具有更好的性能,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。 展开更多
关键词 光学 光学 时域有限差分法 波导 多层结构
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Interconversion of photon-phonon in a silica optomechanical microresonator 被引量:3
13
作者 DONG ChunHua SHEN Zhen +1 位作者 ZOU ChangLing GUO GuangCan 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第5期64-69,共6页
In an optomechanical resonator, the optical and mechanical excitations can be coherently converted, which induces a transparency window for a weak probe laser beam. Here, we report an experimental study of transient o... In an optomechanical resonator, the optical and mechanical excitations can be coherently converted, which induces a transparency window for a weak probe laser beam. Here, we report an experimental study of transient optomechanically induced transparency(OMIT) using the silica microsphere with the breathing modes. The transient OMIT behavior obtained are in good agreement with theoretical calculations. In addition, the coherent interconversion between optical and mechanical excitations that can be used for light storage and readout has also been studied here. Our experimental results indicate that the light storage is closely related to the process of OMIT, and the photon-phonon conversion can be further applied to optical wavelength or optical mode conversion. 展开更多
关键词 cavity optomechanics optomechanically induced transparency MICROSPHERE
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