面向光纤与高Q值F-P谐振腔高效耦合的六维系统设计

基于法布里-珀罗(Fabry-Pérot,F-P)谐振腔的光学传感器具有结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,在工业、生物医学、航空航天等领域具有较高的应用价值。设计了自聚焦透镜、单模尾纤插芯、玻璃套管组成的输入/输出光纤结构和一系列六维对准系统,高效降低了高Q值F-P腔与光纤的耦合难度,使F-P腔的Q值达到4.247×10^(7),为高灵敏度光学传感器的一体化、工业化制造奠定了基础。

用Fox-Li数值迭代法求解F-P型激光谐振腔的本征模式

谐振腔内的模式计算是提高激光器输出光束质量和应用自适应光学系统校正腔内像差的前提和基础。在理论分析的基础上,着重采用Fox-Li数值迭代法计算了F-P腔振荡模式的振幅分布和相位分布。计算结果表明,在经过300次渡越后,归一化的振幅分布和相位分布实际上已不再发生变化,则已找到光腔的一个自再现模式或横模分布。另一方面,分析了腔镜倾斜扰动对F-P腔内振荡模式的影响。数值计算表明,腔镜倾斜破坏了场分布的对称性,当引入的扰动量达到λ/36时,振幅分布和相位分布发生严重的畸变,需要用自适应光学技术对腔内像差进行校正。

基于纳米光纤的光学法布里-珀罗谐振腔腔内模场的表征

光学法布里-珀罗(F-P)谐振腔、粒子、微纳机械振子三者结合的复合腔光力学系统在基本物理问题、量子信息、精密测量等方面的研究和应用中越来越引起大家的重视.本文将纳米光纤置于光学F-P谐振腔的腔模中,探究了纳米光纤对光学F-P谐振腔精细度的影响,并通过测量纳米光纤引起的光学F-P谐振腔内腔损耗随纳米光纤位置的关系直接获得光学F-P谐振腔的腰斑半径,从而进一步实现了对光学F-P谐振腔腔内模场分布的无损表征.此方法可以用于在纳米光纤表面装载的发光粒子与光学F-P谐振腔耦合的精确控制,也为集合光子、粒子、声子的复合腔光力学研究提供了良好的平台.

基于非均匀设计的高口径效率Fabry-Perot谐振腔天线

Fabry-Perot(F-P)谐振腔天线通常易实现高增益,但由于口径场非均匀的电磁场分布,使得其在大口径尺寸下的口径效率较低。本文设计了一种新型的F-P谐振腔天线,该天线采用非均匀特异媒质覆盖层实现口径场等幅分布,并通过非均匀特异媒质反射地实现口径场同相分布,从而提升F-P谐振腔天线在大口径尺寸下的口径效率。基于射线追踪法,推导了非均匀覆盖层和非均匀反射地的设计公式。本文设计、加工并测试了一款口径尺寸为5.18λ(λ为自由空间波长)的圆形F-P谐振腔天线。仿真和测试结果吻合良好,|S11|<-10 d B的阻抗带宽为4.14%(5.740~5.980 GHz);在工作频点5.8 GHz处,该新型F-P谐振腔天线的增益为23.8 d Bi,与传统F-P谐振腔天线相比,其口径效率从78.9%提高到90.5%。

F-P腔掺Yb^(3+)双包层光纤激光器中的模式竞争

对连续波LD泵浦掺Yb3 +双包层光纤激光器的模式竞争进行了实验研究 .发现由二色镜和光纤端面构成的F P谐振腔中存在激烈的模式竞争 ,对光纤激光器发射波长和输出功率的稳定性都产生不利影响 .通过消除“空间烧孔”或减小光纤激光器的有效增益带宽 ,能够有效抑制模式竞争 。

金属等离子激元调控Fabry-Perot微腔谐振模式研究（英文）

目前,利用氧化锌(ZnO)微纳米线结构形成具有自然谐振腔的紫外激光器件引起国内外广泛关注。针对ZnO本征缺陷导致器件发光及稳定性不足等问题,开展金属局域等离子激元局域场发光增强方面的研究,对ZnO基紫外激光器件的应用具有十分重要的意义。本文通过理论仿真构建氧化锌微米线结构模型,对微腔光学损耗及Fabry-Perot(F-P)谐振腔模式演化进行了理论分析。得到ZnO微腔直径变化与F-P谐振模式演化、光学损耗和光强分布的关系。在此基础上通过金属Ag纳米颗粒对ZnO微米线6个表面进行修饰,发现金属局域表面等离子激元共振耦合效应对微腔周围的损耗光有明显的抑制作用,并且在金属与微腔的交叉区通过共振耦合效应实现局域场增强。模拟结果表明,在损耗较大的微腔表面修饰Ag纳米颗粒以后,光场限域能力提高6.72%,而在金属颗粒之间沿X轴方向产生二次耦合现象,其电场强度更有2倍的增强效果。

基于可重构PRS的一维电子波束转向Fabry-Perot天线设计

设计了一种具有一维电子波束转向的新型Fabry-Perot(F-P)谐振腔天线。该天线由同轴探针馈电的方形微带贴片天线作为辐射源,并采用加载PIN二极管的可重构部分反射表面(Partially Reflective Surface,PRS)实现波束转向。所设计的可重构PRS由6×6个花瓣型单元组成,并均分为相等的两部分Part 1和Part 2,分别由两个控制信号独立控制,因此可以有选择地调节每部分PIN二极管的开关状态。所设计的天线具有三种不同的辐射模式。测量结果表明,天线主波束能够在+9°、0°、-9°三种离散状态下自由切换。所有状态下重叠的阻抗带宽(|S_(11)|<-10 dB)为5.5%(5.43~5.74 GHz),最大增益达到14.2 dBi。

Er^(3+)/Yb^(3+)共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的实验研究

采用端面泵浦的方式,用尾纤输出波长为976 nm的高亮度多模半导体激光器,包层泵浦的铒镱共掺双包层大模面积光纤,非球面镜组耦合系统,进行了共掺双包层光纤的高功率L-band光纤激光器的研究,泵浦耦合效率达到了62%以上,并在F-P激光振荡腔中实现了高效的连续激光输出。在光纤长度为30 m、入纤功率为13.41 W时,首次报道输出连续功率达到了4.3 W。激光器的斜率效率为44%,激光输出中心波长1 603 nm。

级联二阶非线性法布里-珀罗谐振腔特性分析

在小信号近似下， 得出了级联二阶过程的表达式。利用该式的有效三阶极化率的表达式， 讨论了存在二阶非线性光学晶体的法－珀谐振腔的非线性光学特性。分析表明， 由于谐振腔的存在， 通过非线性晶体的功率密度超过入射功率密度几十倍以上， 因而产生了较大的、随相位失配变化的非线性相位漂移。当相位失配接近２π时， 获得基频光的最大相位漂移。该最大相位漂移对应的相位失配随着入射功率密度。

SOI亚微米波导光栅的设计与制作

报道了SOI基亚微米小尺寸波导光栅器件的设计、制作与测试结果。提出了波导与光栅同步制作的方案,避免了套刻,节约了成本。实验中采用电子束光刻(EBL)、感应耦合等离子体(ICP)刻蚀等先进半导体工艺技术,结合图形补偿等技术手段,完成了亚微米波导光栅的制作。光栅周期为350nm,占空比16∶19。采用该光栅做反射镜,制作了法布里-珀罗(F-P)谐振腔,经测试得到了与模拟相吻合的结果,峰谷比达到11dB。

掺铒光纤放大器全光自动增益控制发展趋势研究

在简单分析EDFA全光自动增益控制原理的基础上,对其传统经典实现方案与目前新型改进方案进行了比较,得出用光栅来实现EDFA全光自动增益控制的方案具有较高的增益,较低的噪声,用双波长控制的方案要比单波长控制的方案在克服空间烧孔现象（SHB）和驰豫振荡上有更大的优势。

金属网栅耦合的光泵腔式亚毫米波激光器

采用电感性金属网栅作为光学谐振腔的反射镜和输入输出耦合器，设计制作了长度分别为100cm、20cm和10cm的Fabry-Perot腔式亚毫米波激光器，分别用TEA-CO2激光器的10R（8）线和9R（16）线作为泵浦源，成功地获得光泵NH3分子亚毫米波激光根据F-P腔的多光束干涉特性，运用量子系统的密度矩阵理论。

臂内含光纤光栅的方向耦合器的理论研究

提出了臂内含有光纤光栅的方向耦合器的一般模型，推导了任意端口输入时任何一端口的输出表达式。作为特例，研究了两类法布里－珀罗干涉谐振腔，发现它们之间存在一种交换等价关系。