级联声光器件与回音壁模式微腔实现非对称传输

本文提出利用级联声光效应器和耦合回音壁模式微球腔的方案来实现非对称传输效果,并进行理论和实验验证.实验中利用加热拉锥的方式制备了两段式光纤,可同时实现声光效应的激发和回音壁模式的耦合.利用光纤中声光效应将纤芯基模中的矢量模式转换到包层高阶模式,由于基模中不同矢量模式转换包层模式的矢量模式也不同,从而产生类似双折射效果,使输出的包层模式产生偏振变化.而后通过耦合回音壁模式微腔将包层模式转换回纤芯基模.由于回音壁模式的偏振选择效果,使得相反方向入射光能量具有不同的透射特性,其传输隔离度可达17 d B.此外,对两个方向传输的透射率随偏振角度变化进行测试,测得声光效应带来的偏振变化约为80°.本文的非对称传输方案继承了声光器件响应迅速、调谐性良好的优势,同时具有全光纤结构和无工作阈值的特点,在光开关、光隔离器等场景具有重要的应用潜力.

基于回音壁模式微泡腔的流速传感应用

基于黏性流体的伯努利效应原理,利用回音壁模式微泡腔高品质因子与具有天然微流控通道的特性,提出一种基于回音壁模式微泡腔的流速传感器。理论分析了黏性流体流动时由于黏滞损耗引起的压强损失,仿真分析了不同流速范围内流动速度和压强之间的关系,发现二者之间表现出良好的线性依赖,沿程损耗是引起压强损失的主要因素;恒定流速下微腔内部为均匀的正压分布,会引起谐振波长红移。实验制备了壁厚约为2μm的微泡腔,并搭建流速传感实验测试系统。在3~106μL/min流速范围内,流速增加时,谐振波长发生红移,并且波长偏移与流速之间满足良好的线性关系,拟合得到流速传感灵敏度为0.047 pm/(μL/min),检测极限为0.635μL/min。该流速传感器结构简单、易于制备、低成本且检测极限较低。

PS/Ag球壳阵列中高Q值等离激元腔模式的激发效率研究

从理论上系统地研究了聚苯乙烯(PS)/Ag球壳阵列中银球壳的形状(球形和椭球形)和完整度(侧壁有无开口)对多阶窄线宽等离激元腔模式激发效率的影响。理论上发现,在完整的球形银壳层阵列中,基于电的等离激元腔模式(TM2和TM3)能够被高效激发,而基于磁的等离激元腔模式(TE1)激发效率则非常低。通过单独地将银球壳改变为椭球形状或单独在银球壳侧壁赤道上对称构建6个小开口均能有效增大TE1模式的激发效率。尤其是,存在一个最佳的开口(20°)可使得TE1模式的激发效率达到最大。理论上进一步发现,TM2、TE1和TM3等离激元腔模式在非完整(侧壁开口约为20°)的椭球形银壳层阵列结构中均能够同时被高效激发。在实验上,利用自支撑技术成功地制备了侧壁带有开口(约为20°)的椭球形银壳层阵列结构,实验测试的透射光谱与理论光谱非常吻合,很好地证实了理论预测结果的正确性。

基于单向边界模式与磁性微腔模式耦合的磁光存储系统

光存储系统是未来全光通信和全光计算的关键要素。基于有限元方法的仿真实验研究,设计了一种新型的光学存储系统,该系统基于磁光光子晶体单向边界模式与微腔模式的耦合。应用磁光光子晶体单向边界模式特性形成闭合回路。设计另外的单向波导和磁性微腔,电磁信号不仅能从闭合回路中取出,而且能写入回路。通过外加磁场控制微腔属性,可动态实现电磁信号的读写操作。

基于微腔-抗反射谐振杂化模式的吸收增强型有机太阳能电池的理论研究

有机太阳能电池中的微腔模式可以在谐振波长附近增强光与物质的相互作用,提高有源层的光吸收,但是其内禀的窄带宽特性限制了器件的宽频谱吸收性能.本文提出一种模式杂化机制,通过在器件外部引入盖层,激发盖层内支持的抗反射谐振模式,使其与器件内在的微腔模式发生耦合作用,形成两个新的杂化模式.杂化模式可以拓宽模式谐振带宽,有利于增强太阳能电池的宽频谱光吸收.理论计算表明,通过设计杂化模式的谐振位置,基于模式杂化机制的平板器件的最优化总吸收率相比传统的微腔器件的最优化性能提高了37%,并同样优越于广泛研究的基于表面等离激元的光栅机制,这证明提出的模式杂化机制是一种简单高效的光束缚机制.

耦合回音壁模式微腔系统中高阶边带的产生与调控

光学高阶边带频谱包含一系列等间距的频率成分,在高精度光学测量和信息存储等方面具有重要作用。研究耦合回音壁模式微腔系统中的高阶边带产生效应,利用数值计算法求解非微扰机制下系统的海森堡-朗之万方程,并对其作快速傅里叶变换,研究了驱动光功率对系统输出频谱的影响。发现当提高驱动光的功率时,系统的输出高阶边带频谱有更多的频率成分。研究该系统中高阶边带产生的机理,并实现输出高阶边带的有效调控能够促进微腔光学系统的发展,且研究结果有助于在集成器件上产生光频梳,在精密测量等方向也有重要的应用前景。

带有随机相位反射镜的光腔模式

运用沃尔夫的相干模式理论对带有随机相位反射镜的二维平行平面光学谐振腔的模式作了数值模拟。结果表明带有随机相位反射镜的光腔较普通的同类光腔模式有较大改善 :以带有随机相位的反射镜为输出镜 ,可以得到一空间光滑的光束 ;否则 。

高斯和超高斯型随机相位调制的光腔模式

本文利用空间 -频率域相干模式理论对内置高斯或超高斯类型的随机相位调制的腔内模式进行了数值分析。结果表明 :在这种随机相位片调制下 ,通过控制参数 ,可以在一腔镜上得到部分相干的类超高斯分布的光束 ,且类超高斯阶次可由相位参数控制 ;本文还引入新的参量

光腔模式的数值矩阵方法

对腔镜有限分划,构造数值矩阵,并对其进行特征值求解和迭代,从而实现光腔模式计算.计算了圆形镜共焦腔和虚共焦非稳腔内的光场特性和远场光束质量,通过与理论解和实际结果的比较,证明了此法具有较大的实用价值. 本文提出了基于衍射积分理论的数值矩阵方法,在谐振腔模式计算中取得了很好的效果.其基本思想为:将腔镜划分为足够大数量的、按一定规律分布的面积单元,将镜面上复振幅的连续分布变为这些面积单元上的离散分布.最后,通过数值积分和插值计算,构造出高精度的传输矩阵,将传统迭代法中对光场复振幅的二维积分变为线性叠加,从而可对腔内光束特性迅速求解. 本文先以圆形镜共焦腔为例,计算出腔内基模的复振幅分布(腔镜表面)、腰斑尺寸和远场发散角,和拉盖尔-高斯模型比较,两者较好符合.然后,对华工激光公司的激光器产品采用的虚共焦非稳腔的光束特性计算,和实际结果符合很好.(PH3)

光学微腔磁传感器(特邀)

磁场传感在基础物理研究及生物医疗、航空航天、军事、工业等领域的应用方面都发挥着重要作用。在过去的几十年间,研究人员已发展出超导量子干涉器件磁力仪、光学原子磁力仪、金刚石氮空位色心磁传感器等诸多高灵敏度磁传感器。光学微腔由于其品质因子高,模式体积小,因此可显著增强传感的灵敏度,近年来被广泛应用于高灵敏磁传感器的研究。本文对这种新兴的光学微腔磁传感器进行了全面介绍。光学微腔磁传感器根据工作原理的不同,大致可分为磁致伸缩磁传感器、扭矩磁传感器和磁光效应磁传感器这三类。本文介绍了这三类微腔磁传感器的工作原理和发展现状,并总结了多种提升磁场探测灵敏度的手段,最后对微腔磁传感器的发展方向和应用前景进行了展望。

口腔诊所经营模式形态分析

口腔诊所开业经营者,首先要考虑口腔诊所的经营模式。本文分析了独资口腔诊所、合营口腔诊所及收购口腔诊所的经营模式形态特点。

双低剂量并上腔静脉触发模式在肺动脉CTA中的应用

目的探讨双低剂量并上腔静脉触发模式在CT肺动脉血管成像(CT pulmonary angiography,CTPA)中的临床应用价值。方法选择2019年4月—2019年9月本院收治的40例疑似肺动脉栓塞的患者作为研究对象,随机将其分为实验组和对照组两组,每组各20例。实验组采用管电压为80 kV,管电流采用Care dose 4D技术,对比剂为碘佛醇(350 mg/ml)35 ml及20 ml0.9%氯化钠溶液,触发点感兴趣区域(region of interest,ROI)位于主动脉窗水平上腔静脉处,触发阈值100 HU。对照组采用管电压为100 kVp,对比剂用量60 ml,其余与A组相同。测量两组肺动脉主干CT值,同时计算图像信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR),并对图像质量进行主观5级评分,记录两组患者所受辐射剂量。结果两组患者的信躁比(SNR)、对比躁声比(CNR)、图像质量评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);实验组患者的肺动脉主干CT值高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);实验组患者辐射有效剂量较对照组降低52%,两组辐射剂量差异有统计学意义(P<0.05)。结论低管电压联合低对比剂总量的上腔静脉触发模式不仅可提高CTPA的图像质量,而且明显降低患者所受的辐射剂量和对比剂总量。

基于全程监控的全自动腔镜清洗模式预防腔镜管腔器械生物膜的效果分析

目的构建基于全程监控的全自动腔镜清洗模式,观察其预防腔镜管腔器械产生生物膜的效果。方法选取2019年6—12月河南大学淮河医院消毒供应中心40件腔镜管腔器械作为对照组,实施常规腔镜清洗;另选取2020年1—10月消毒供应中心40件腔镜管腔器械作为观察组,在基于全程监控的全自动腔镜清洗模式下行腔镜清洗。对比两组腔镜管腔器械消毒合格率、清洗时间、清洗效率及器械相关感染发生率。结果观察组放大镜检测、微生物培养检测、ATP生物荧光检测及杰力试纸法检测合格率均高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);观察组器械清洗时间和清洗效率优于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);观察组未发生器械相关感染,对照组器械相关感染发生率为10.00%,差异无统计学意义(P>0.05)。结论全面开展基于前程监控的全自动腔镜清洗模式,可有效控制腔镜管腔器械产生生物膜,提高清洗效率,对避免患者发生器械相关感染具有积极作用。

微腔有机电致发光白光器件设计及制作

用一种宽谱带材料Alq3作为发光层,设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构:Glass/DBR/ITO(194nm)/NPB(93nm)/Alq3(49nm)/MgAg(150nm),得到了位于蓝(488nm)和红(612nm)光区域的两个腔发射模式,并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16435cd/m2,最大效率11.1cd/A,典型亮度值100cd/m2时的发光效率、电压、电流密度分别是9cd/A,6V和1.2mA/cm2,CIE色坐标为(0.32,0.34)。在不同的驱动电压下,器件的发光颜色稳定,说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。

一种新型光学微腔的理论分析

应用波动光学理论,分析了一种新型锥顶柱状光学微腔的本征模式,得到了谐振腔的谐振波长表达式.在谐振波长1550 nm附近进行了设计与仿真优化,优化结果显示新型谐振腔与传统平行腔相比,在腔长为4512.5 nm,直径为3134.4 nm时,其品质因数可以提高22.4%,达到了49928.5,同时谐振腔的有效模式体积减小了47.8%.

基于回音壁微腔拉曼激光的纳米粒子探测

回音壁模式光学微腔由于其品质因子高、模式体积小等优点,近年来在非标记性的纳米粒子探测方面得到了广泛的重视,开展了大量的研究,取得了重要的进展.利用回音壁微腔的拉曼激光,通过测量纳米粒子造成的模式劈裂的拍频,可以实现不同环境下纳米粒子的实时探测.与传统的稀土离子掺杂法不同,这种方法采用腔的内禀增益,不仅提高了应用回音壁模式微腔进行纳米粒子探测的极限,而且避免了传统方法中稀土离子能级对泵浦光的限制,拓展了应用范围.这种方法还可以应用于其他材料的回音壁微腔,如硅基微环腔等,以及光子晶体结构、超材料等受损耗限制的系统中.本文简单介绍了回音壁模式光学微腔进行纳米粒子探测的基本原理以及最新研究进展.

基于回音壁微腔的可见光波段光频梳研究进展(特邀)

基于光学微腔的光频梳具有阈值低、光谱宽及结构紧凑等特点,在精密测量与传感等领域具有重要的应用前景,因此近年来微腔光频梳成为国际研究热点。目前相关的研究都聚焦于红外波段锁模光频梳的产生原理和应用探索,虽然可见光波段的光频梳在精密光谱、原子钟及生物医学等领域有特殊应用价值,但是可见光频梳的实现极具挑战性。文中在简要阐述光频梳产生原理的基础上,介绍了在可见光波段实现光频梳的主要挑战,以及目前三种实现方案的研究进展,包括利用材料的二阶与三阶非线性效应、调节微腔的几何色散和模式强耦合效应调控色散来产生可见光频梳。

高品质因子氧化硅微腔的制备和光频梳产生(特邀)

基于超高品质因子(Q值)和非线性光学微腔产生的光学频率梳(微腔光频梳)在大容量光通信、光学数据中心、光子神经形态运算以及大规模并行激光雷达等方面有着重要的应用。回音壁模式(WGM)微腔是研究微腔光频梳技术的一个重要平台,具有创纪录的超高Q值和超高精细度(Finesse),能够实现超窄线宽激光、窄线宽光学频率梳,合成超低噪声的光子微波;同时也是研究腔内孤子动力学的重要平台,对掌握孤子态的光学频率梳特性起到了重要的支撑作用。利用二氧化碳(CO_(2))激光器熔融氧化硅(SiO_(2))石英棒制备了高Q值的WGM微腔。其自由光谱范围(FSR)在10 GHz以上,Q值达到了10^(8)。对腔的谐振和耦合理想特性进行了表征,并在开放环境下观察到微腔受潮引起的Q值退化现象,通过二次退火实现了Q值的回升。在SiO_(2)微腔中验证了基于非线性克尔(Kerr)效应的光学频率梳产生,其主要状态为调整不稳定性主导的低相干频率梳。同时,实验中也观察到了对应于全相干耗散孤子态频率梳的“阶跃”信号,表明目前制备的SiO_(2)微腔具备实现低噪声孤子光频梳的能力,并具有微腔光频梳的应用潜力。

经胸实时三维超声心动图TrueVue Light模式术前评估房间隔缺损的临床价值

目的 评价经胸实时三维超声心动图(RT-3DE)TrueVue Light模式在继发孔型房间隔缺损诊断中的临床应用价值。资料与方法 连续性纳入空军军医大学第一附属医院2020年9月1—30日继发孔型房间隔缺损(ASD)患者20例,应用经胸RT-3DE TrueVue Light模式观察其缺损口形态、空间位置及毗邻关系,并与术中实测(缺损口上下径D1及前后径D2)进行比较。用Pearson法分析RT-3DE TrueVue Light测值与术中实测值的相关性。结果 20例ASD患者(共21处缺损,1例双孔)均取得满意的RT-3DE图像。RT-3DE TrueVue Light模式右心房面观察ASD形态以多边形为主(12例),其中9例多边形ASD缺损口纵横比(D1/D2)<1;椭圆形9例,其中7例椭圆形缺损口纵横比>1。二维超声、RT-3DE TrueVue Light和术中实测值D1、D2比较,差异均有统计学意义(χ^(2)=25.00、14.80,P均<0.001);二维超声与RT-3DE TrueVue Light测值D1、D2比较,差异均有统计学意义(χ^(2)=3.887、3.345,P<0.05);二维超声与术中实测值D1、D2比较,差异均有统计学意义(χ^(2)=3.705、3.245,P<0.05);RT-3DE TrueVue Light测值与术中实测值D1、D2的差异均无统计学意义(χ^(2)=1.481、1.446,P>0.05)。Pearson相关分析显示,RT-3DE TrueVue Light模式测值与术中实测值呈线性正相关(r=0.975,P<0.001)。结论 RT-3DE TrueVue Light模式能清晰立体显示ASD缺损口的形态及毗邻结构的前后层次关系,准确测量缺损口大小。

基于磁光光子晶体的可分离读写存储器设计

为了把磁光光子晶体应用到读写存储器的设计中,基于磁光光子晶体单向边界模式特性构建能存储电磁信号的闭合回路,并在该回路一侧预设一个微腔.另外再设计一个同样的闭合回路.结果表明,当2个包含闭合回路的结构合并时,前面闭合回路的电磁信号通过微腔的耦合从中取出,写入了后面的闭合回路;反过来,利用同样的方式也可以把电磁信号从后面的回路写入前面的回路.因此,通过2个闭合回路的相互读写,设计的结构可实现合并时读写、分离时存储的功能.本研究拓展了磁光光子晶体的应用范围,为存储器的设计提供了新的思路.