Author Affiliations
Abstract
1 School of Optoelectronic Engineering and Instrumentation Science, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
2 Pen-Tung Sah Institute of Micro-Nano Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361102, China
3 Institute of Laser Engineering, Faculty of Materials and Manufacturing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
High-resolution multi-color printing relies upon pixelated optical nanostructures, which is crucial to promote color display by producing nonbleaching colors, yet requires simplicity in fabrication and dynamic switching. Antimony trisulfide (Sb2S3) is a newly rising chalcogenide material that possesses prompt and significant transition of its optical characteristics in the visible region between amorphous and crystalline phases, which holds the key to color-varying devices. Herein, we proposed a dynamically switchable color printing method using Sb2S3-based stepwise pixelated Fabry-Pérot (FP) cavities with various cavity lengths. The device was fabricated by employing a direct laser patterning that is a less time-consuming, more approachable, and low-cost technique. As switching the state of Sb2S3 between amorphous and crystalline, the multi-color of stepwise pixelated FP cavities can be actively changed. The color variation is due to the profound change in the refractive index of Sb2S3 over the visible spectrum during its phase transition. Moreover, we directly fabricated sub-50 nm nano-grating on ultrathin Sb2S3 laminate via microsphere 800-nm femtosecond laser irradiation in far field. The minimum feature size can be further decreased down to ~45 nm (λ/17) by varying the thickness of Sb2S3 film. Ultrafast switchable Sb2S3 photonic devices can take one step toward the next generation of inkless erasable papers or displays and enable information encryption, camouflaging surfaces, anticounterfeiting, etc. Importantly, our work explores the prospects of rapid and rewritable fabrication of periodic structures with nano-scale resolution and can serve as a guideline for further development of chalcogenide-based photonics components.
tunable color displays Fabry-Pérot cavity resonators color printing chalcogenide materials 
Opto-Electronic Advances
2024, 7(1): 230033
作者单位
摘要
西安石油大学 理学院,西安 710065
设计并制作了一种高灵敏度且制作简单的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)微球与单模光纤复合的湿度传感器。该光纤湿度传感器由PMMA微球与单模光纤构成。由于在微球中形成了法布里-珀罗腔,当外界环境湿度升高时,PMMA微球吸收水分子体积膨胀,导致法布里-珀罗腔的腔长增长,使得传感器干涉光谱的波峰(谷)发生红移,从而实现湿度传感。对所制作传感器的湿度响应、稳定性和重复性等进行了实验研究,实验结果表明:在30%~80%湿度范围内,该湿度传感器的灵敏度达173.36 pm/%RH,波长漂移随相对湿度变化呈良好的线性关系,其线性度达0.992 26,且具有良好的稳定性和重复性。该PMMA微球与单模光纤复合的湿度传感器具有灵敏度高、结构简单、无需镀膜且易于制作的优点。
光纤传感器 聚甲基丙烯酸甲酯 单模光纤 法布里-珀罗腔 相对湿度 Fiber-optic sensor Polymethyl methacrylate Single-mode fiber Fabry-Pérot cavity Relative humidity 
光子学报
2023, 52(2): 0206002
作者单位
摘要
中北大学 省部共建动态测试技术国家重点实验室,太原 030051
针对在多腔型法布里-珀罗传感器中难以提取动态信号的问题,提出了一种用于多腔型法布里-珀罗传感器的三波长解调技术。该解调技术使用放大自发辐射光源和三个固定中心波长的宽带光纤滤波器,使干涉现象仅发生在多腔型光纤法布里-珀罗传感器的短腔中,以此提取较短腔的三个干涉信号。建立了校正算法和反正切算法来提取振动信号。实验结果表明,该解调技术成功提取了频率为1 kHz、峰峰值幅度为2.6 μm的振动信号。解调速度为500 kHz,解调分辨率为0.25 nm。该解调技术具有系统紧凑、成本低、速度快、鲁棒性高等优点,在多腔型法布里-珀罗传感器方面有巨大的潜力。
法布里-珀罗腔 光纤传感器 三波长解调算法 低相干干涉 腔长解调 Fabry-Pérot cavity Fiber optics sensor Three-wavelength demodulation algorithm Low coherence interference Cavity length interrogation 
光子学报
2022, 51(9): 0906005
作者单位
摘要
西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
与特定波长处的高吸收率设计不同,3~5 μm宽波长范围内超导纳米线单光子探测器的光吸收设计需要更好地兼顾吸收率的峰值大小和带内平坦度。为此,一方面采用超窄NbN纳米线/SiO2腔/分布式布拉格光栅(DBR)来构建基于非对称法布里-珀罗(F-P)腔结构的正面对光器件初始模型;另一方面将SiO2腔、DBR的高折射率层和低折射率层这3个厚度作为优化对象,以3~5 μm波长范围内光吸收率的最小值作为优化目标,使用粒子群算法对初始模型进行优化。结果显示,相比于上下腔双谐振波长耦合的思路,基于非对称F-P腔结构并采用了高折射率差DBR的单层NbN纳米线探测器设计,在目标波长范围内光吸收率的最小值提高了40.2%,带内平坦度提高了59.2%。在此基础上的双层NbN纳米线探测器结构不仅可以进一步提高光吸收率的最小值,而且可以在不追求特定波长处高吸收率的情况下将吸收率的最大值提升至0.97以上,达到与双谐振波长耦合方法相当的水平。
探测器 超导纳米线单光子探测器 宽带光吸收 非对称法布里-珀罗腔 分布式布拉格光栅 3~5 µm 
激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1704002
商俊娟 1,3,4,5竹显伟 1张浩 1,3张燕燕 1[ ... ]张梦娇 2,*
作者单位
摘要
1 河南农业大学机电工程学院,河南 郑州 450002
2 河南农业大学理学院,河南 郑州 450002
3 河南省农业激光技术国际联合实验室,河南 郑州 450002
4 郑州市农业仿生材料与低碳技术重点实验室,河南 郑州 450002
5 郑州市农业装备智能设计与绿色制造重点实验室,河南 郑州 450002
铝离子光钟跃迁谱线的自然线宽为8 mHz,因此,需要用线宽为1 Hz左右的激光探测光钟跃迁谱线。半导体激光器的线宽为500 kHz,长期漂移量为90 MHz/h,为了满足铝离子光谱探测的要求,将激光频率稳定在法布里-珀罗(F-P)腔上。振动噪声为F-P腔的主要噪声之一,为了降低F-P腔的振动敏感性,理论分析了激光频率稳定的F-P腔振动敏感性。通过有限元方法模拟分析了F-P腔的弹性形变与其形状和支撑位置的关系,设计了激光波长为534 nm时激光振动敏感性为0.53 kHz/(m⋅s2)的F-P腔,为实现低振动噪声激光提供了理论依据,在原子钟和精密谱测量领域具有重要的应用价值。
激光光学,法布里-珀罗腔 振动敏感性 有限元方法 弹性形变 
激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0714003
作者单位
摘要
华中科技大学,光学与电子信息学院&武汉光电国家研究中心,武汉 430074
多层膜结构色滤光片不仅结构简单适合大规模生产,而且所呈现的颜色纯度高、亮度大、不易褪色,因此在光学显示、彩色印刷、美学装饰以及新型光伏等领域有着潜在的应用价值。本文将总结基于多层膜结构设计的彩色滤光片在近年来的研究进展,包括产生不同颜色的两种典型结构及背后的物理机制,多层膜结构色滤光片的制备方法(包括磁控溅射、电子束蒸发、电化学沉积等)以及在彩色太阳能电池、彩色印刷以及新型显示等领域的应用现状,并对多层膜结构色滤光片的发展前景进行展望。
结构色滤光片 Fabry Pérot腔 一维光子晶体 彩色太阳能电池 彩色印刷 structural color filter Fabry Pérot cavity one dimensional photonic crystal colored solar cell color printing 
人工晶体学报
2021, 50(7): 1287
作者单位
摘要
1 衢州职业技术学院 信息工程学院,浙江 衢州 324100
2 赣南师范大学 物理与电子信息学院,江西 赣州 341000
为降低窄带宽超材料吸收器(Metamaterial Absorber,MA)制造成本的同时拓宽其应用领域,本文基于时域有限差分法利用介质材料设计出双波长窄带宽介质MA,其由Au衬底、SiO2介质层和Si介质非对称光栅构成。经模拟计算发现,本文提出的双波长窄带宽介质MA在λ1=1.20852 μm和λ2=1.23821 μm具有超高吸收效率,而且FWHM也分别只有0.735 nm和0.077 nm。MA在λ1实现窄带宽吸收主要是因为光在SiO2层形成了法布里-珀罗(Fabry-Pérot, FP)腔共振,而MA在λ2实现窄带宽吸收主要是由于入射光在介质非对称光栅中形成了导模共振效应。经理论计算可知,通过改变MA的结构参数可对其吸收特性产生较为显著的影响。
超材料吸收器 双波长 窄带宽 法布里-珀罗腔共振 导模共振 metamaterial absorber dual-wavelength narrow-bandwidth Fabry-Pérot cavity resonance guided mode resonance 
中国光学
2021, 14(6): 1327
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
2 Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards, National Time Service Center, Xi’an 710600, China
3 AVIC Xi’an Flight Automatic Control Research Institute, Xi’an 710065, China
We demonstrate two ultra-stable laser systems at 1064 nm by independently stabilizing two 10-cm-long Fabry–Pérot cavities. The reference cavities are on a cubic spacer, which is rigidly mounted for both low sensitivity to environmental vibration and ability for transportation. By comparing against an independent ultra-stable laser at 578 nm via an optical frequency comb, the 1064 nm lasers are measured to have frequency instabilities of 6 × 10?16 at 1 s averaging time.
laser stabilization Fabry-Pérot cavity linewidth 
Chinese Optics Letters
2020, 18(3): 030201
Author Affiliations
Abstract
1 Nanophotonics Research Centre, Shenzhen Key Laboratory of Micro-Scale Optical Information Technology, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2 School of Engineering, RMIT University, Melbourne VIC 3000, Australia
Orbital angular momentum (OAM) mode division provides a promising solution to push past the already exhausted available degrees of freedom available in conventional optical communications. Nevertheless, the practical deployment of OAM within a free-space optical (FSO) communications system is still hampered by a major challenge, namely that OAM-based FSO links are vulnerable to disturbances. Though several techniques, such as using various non-diffraction beams and multiple transmit–receive apertures, are proposed to alleviate the influence of disturbances, these techniques significantly reduce the performance with regard to combating single fading for spatial blockages of the laser beam by obstructions. In this work, we initially demonstrate that a Fabry-Pérot resonant cavity has the ability to implement OAM mode healing, even for a blocking percentage of over 50%. Consequently, the proposed method will expand the use of OAM in the FSO secure communications and quantum encryption fields.
optical communication orbital angular momentum Fabry-Pérot cavity 
Opto-Electronic Advances
2018, 1(5): 180006
作者单位
摘要
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
设计了由超低膨胀玻璃材料制作的光学法布里珀罗(F-P)腔及其真空控温系统, 通过双重控温系统实现了F-P腔在环境温度为10~40 ℃范围的精确控制, 该系统在 24 h内的温度波动约为±0.004 ℃。通过分析F-P腔的共振频率和铯原子饱和吸收谱, 获得了F-P腔的共振频率和腔体材料膨胀系数随温度的变化。通过对测得的数据进行拟合, 可以精确确定零膨胀温度为29.286±0.057 ℃。所提出的温度控制系统有望获得热稳定度为3.494×10-14的光学频率标准。
测量 法布里珀罗腔 饱和吸收光谱 热膨胀 
光学学报
2017, 37(1): 0112004

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