电感型光学超导转变边沿探测器件光学谐振腔设计

为提高电感型光学超导转变边沿探测器件的探测效率,针对波长633 nm的光子,厚度15 nm的铌(Nb)膜光子吸收层,设计了一种基于Al全反射层、SiO2和SiNx减反层的谐振腔结构。通过仿真,选取低反射率参数分布区间,利用终点探测曲线作为谐振腔性能的判断依据,通过磁控溅射工艺和化学气相沉积工艺制备了谐振腔,并使用分光光度计测试了反射率,结果表明:制备的谐振腔可将633 nm光波反射率降低至0.9%,并对506~690 nm宽波段光也有良好的减反效果(反射率<1%)。

SiO_(2)-SiN_(x)体系光学谐振腔中Ti超导薄膜特性的研究

设计良好的光学谐振腔是提高超导转变边沿传感器(TES)光学效率的有效手段,光学谐振腔结构厚度的变化,不仅对TES的光学效率有影响,而且会产生不同的残余应力进而影响TES的超导特性。研究了以超导Ti膜为TES功能层材料,同时选用SiO_(2)-SiN_(x)体系作为光学谐振腔薄膜。通过对数值仿真,确定了SiO_(2)-SiN_(x)体系光学谐振腔薄膜厚度变化对Ti-TES光学吸收效率的影响。分析了SiO_(2)-SiN_(x)体系光学谐振腔不同薄膜厚度的变化自身应力随之变化的趋势,最后制备了不同厚度SiO_(2)-SiN_(x)光学谐振腔的TES,并进行光学吸收效率的测试,验证了SiO_(2)-SiN_(x)体系光学谐振腔薄膜厚度对Ti-TES光学吸收效率变化的规律。

光学谐振腔的CAD

根据光线传输矩阵、光学谐振腔及高斯光束的理论 ,用TurboC进行了光学谐振腔的CAD软件开发研制 获得了将计算和绘图融为一体的设计应用软件 该软件采用人机对话的方式 ,用简单明晰易操作的汉化选单系统为界面 ,对输入参量或选定腔型的腔体 ,以文本和图形两种形式 ,将其腔内电磁场分布形态及其相应器件输出的有关参量 。

光学谐振腔的传输特性

量子噪声已成为当前精密测量应用中的一种重要限制因素,与其相关的问题已成为研究热点.光学谐振腔作为操控量子噪声的一种重要光学器件,其传输特性决定了输出信号噪声的演化特性.本文通过理论分析光学谐振腔输出的强度、相位与频率的对应关系,对比了过耦合腔、阻抗匹配腔与欠耦合腔传输函数、能量传输、噪声传递的频谱特性,证明其具有功率分束、频率滤波、噪声转换等特性,为量子噪声的分析与操控等应用研究提供了基础,将推动精密测量领域的发展.

光学谐振腔反射特性的光外差探测

本文叙述了用位相调制光外差技术探测光学谐振腔反射特性的原理及实验结果。讨论了将该技术用于激光稳频技术时,光学谐振腔长度的计算方法。

随机振动下光学谐振腔腔体形变及变动规律

鉴于复杂环境会使激光陀螺谐振腔产生变形,从而严重影响激光陀螺的性能,本文利用有限元分析软件ANSYS仿真分析了典型随机振动谱(gRMS=6.6 g)下激光陀螺腔镜3个方向的微小形变量,分别为0.342 5″、0.349 4″和0.215 0″,并结合矩阵光学理论定量得到了谐振腔光阑处的形变量。然后定量分析了不同曲率半径、不同腔长、不同入射角对光学四边形环形谐振腔的影响规律。最后,研究了球面镜-球面镜同时变化以及球面镜-平面镜同时变化下谐振光路的变动规律。实验结果表明,单纯考虑谐振腔的抗振性能,当L处于0~1m,R处于1~8m时,球面镜的曲率半径越小,腔长越短,四边形环形光学谐振腔所受外界环境的影响越小,两个腔镜同时变化时按照一定规律等效成单镜变化。本文研究可以为激光陀螺光学谐振腔的设计提供参考。

Si基双环级联光学谐振腔应变检测研究

绝缘衬底上的硅材料制备的光学微环谐振腔结构具有高灵敏度、结构尺寸小和极低模式体积等特性,被广泛应用到光信息传递、惯性导航领域,但极少被应用到力学信号的测试,为此,研究了一种基于硅基光学微环谐振腔结构的悬臂梁式应力/应变敏感计,利用微环谐振腔环形波导径向形变量作为感应应力的中间物理量,在外界应力作用下,环形波导的半径将发生改变,使结构的光学谐振参数产生变化,从而使光学微环谐振腔谐振谱线发生明显红移,体现出良好的应力/应变敏感特性;通过设计双环级联光学微腔,并采用MEMS光刻、ICP腐蚀工艺制备了嵌入式光学微腔应变计结构,结合理论计算了悬臂梁结构的应力应变敏感特性,经仿真及实验得到,应变计结构的应力/应变灵敏度分别为0.185pm·kPa-1,18.04pm·microstrain-1,与单环微腔结构相比,线性量程增加了近50.3%,应力灵敏度提高了近10.6%,初步验证了嵌入式光学微腔结构进行高灵敏度应力/应变检测的可行性,有望实现新型光学力敏传感器件的微型化、集成化。

回音壁模式光学谐振腔研究进展

近些年来,回音壁模式光学谐振腔因其超高的品质因数、极小的模式体积,引起了各国学者的广泛关注,在民用以及军用器件方面都发挥了重要的作用.目前,对回音壁模式光学谐振腔的研究主要包括微波光子学,非线性光学以及惯性导航器件等.本文对当前各国学者在回音壁模式谐振腔方面的研究情况进行了汇总和总结,将从6个方面对其进行论述:特性参数、材料选择、光耦合、形状、应用以及展望.旨在给出回音壁模式光学谐振腔发展到今天取得的成果、遇到的挑战及今后的发展方向.

光学谐振腔运动时电磁场的能量和动量

依据电磁场的相对论变换,计算了平行平面开放式光学谐振腔匀速运动时一个周期内电磁场的平均能量和平均动量,结果表明:该电磁场的能量和动量不仅与谐振腔的运动速度有关,还与运动方向有关,完全不能类比于运动粒子的相对论能量和动量。再者,在谐振腔分别沿其轴向运动和沿垂直轴向运动这两种情形下,该电磁场的能量和动量都有巨大差异。

光学谐振腔横向本征模的正交性和完备性

论述了一般光学谐振腔横向本征模的正交性和完备性,并指出其物理意义。

基于光学谐振腔的可调谐滤波器特性研究

光学谐振腔作为激光科学领域一个重要的器件,广泛应用于非线性光学、量子光学及光频标等方面。在这些应用中,光学谐振腔可以被用作一个低通滤波器过滤激光噪声或者带通滤波器来选取特定的光谱成分。基于谐振腔次共振的机理,提出了一种应用于飞秒脉冲激光的可调谐滤波器的实现方案,并在实验上对其滤波特性进行了研究。采用Pound-Drever-Hall(PDH)技术将腔长锁定到了主共振峰及3个不同的次共振峰上,分别测量了不同透射峰的相对强度噪声及共振光谱特性。实验结果表明,通过锁定共振腔长到不同的共振峰,谐振腔对输入激光弛豫振荡峰的抑制能力可从16.1 dB减小为11.5 dB;相应的3 dB光谱滤波带宽可由全通变窄至2.30 nm。基于光学谐振腔的可调谐滤波器的实现将进一步拓展光学谐振腔在飞秒激光领域的应用范围。

利用准光学谐振腔快速实时诊断等离子体的新方法

对准光学谐振腔诊断等离子体的传统诊断方法进行了改进，提出一种可用于诊断瞬态等离子体的实时诊断方法。通过实验证明，矢量网络分析仪点频测试（CW Sweep）对信号相位变化的测量速度足够快，可以跟上等离子体鞘套和尾迹的变化速度，因此利用该方法诊断等离子体鞘套和尾迹是可行的。通过对诊断系统性能的评估，表明诊断装置具有较高的实时性，对等离子体电子浓度有较宽的测量范围，测量范围可达10-1-1015m-3。

光学谐振腔中光束的完备态与自再现波型

本文用光学传输矩阵理论给出了光学谐振腔中光束的本征态与完备态,分析给出了在菲涅耳数 N_F 足够大时光腔光束的特征与完备描述.讨论了在各种光学谐振腔中的自再现波型。从理论上给出了描述光腔基模特性的统一处理方法。

带有相位调制的光学谐振腔内光场空间相干性的演化

基于激光谐振腔的理想开腔模型及其在空间频率域的相干模式理论,通过数值模拟分析了含有相位调制型元件的光学谐振腔内光场空间相干性的影响,讨论了产生这种现象的物理机理。数值计算结果表明:空间相干性随光场在腔内振荡次数的增加最终仍然会趋于完全相干,但对不同的相位调制形式,光场空间相干性在腔内的演化情况有很大的区别。

新型光学谐振腔甲烷传感器的研究

基于甲烷气体光谱吸收的原理,设计了一种高精度双波长单光路检测甲烷气体体积分数的检测系统,该系统用多次再入射光学谐振腔作为甲烷气体吸收腔,入射光线在气体吸收腔内的多次反射增加了与甲烷气体发生吸收作用的光程长度,极大地提高了检测精度,而且由于光点的分散分布特性,使该系统又具有很好的散热性,不会引起热量的累积,有利于甲烷气体吸收腔的散热,经实验验证,该系统具有极高的精度和可靠性,为设计高精度甲烷传感器提供了新的途径。

分析光学谐振腔的矩阵方法(3)

Matrix formulation of unstable resonators The matrix formulation in Sec.2 can be generalized to analysing

光学谐振腔的损耗

本文描述了光学谐振腔损耗的分类和产生的机制,讨论了设计稳定光学谐振腔时,如何减少稳定腔损耗以便于提高它的品质因数。

MATLAB在光学谐振腔设计中的应用

本文将MATLAB的数值计算和图形功能用于光学谐振腔的设计中。用它确定谐振腔的参数 ,并对谐振腔内光线进行基于MATLAB的计算机模拟 。

非中心轴对称光学谐振腔的特性

本文将矩阵法与衍射理论有机地结合起来,推导出非中心轴对称光学系统的传输矩阵,并给出此类光学谐振腔的高斯场分布,腔的稳定性判据及菲涅尔数计算公式。