兰州交通大学 电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
基于光子晶体非线性效应和线性干涉效应设计了全光异或、非和与逻辑门。应用反演定理拆分较复杂逻辑表达式，通过级联组合设计了全光或非门和四输入与门逻辑器件。本文利用时域有限差分法进行仿真模拟计算，对非线性环形腔的耦合特性进行了分析，然后在信号波长为1.47 μm条件下设计了上述逻辑器件，且通过可扩展输入端可设计出更多输入的器件。分析了信号功率对四输入与逻辑器件逻辑功能的影响。结果表明信号光源功率在1.1 W/μm2到3.4 W/μm2之间时，输出端的逻辑对比度均大于10 dB。所设计器件响应时间最短仅1.6 ps，占用面积小，易于扩展与集成，在光处理系统和集成光路中有较大应用前景。
环形谐振腔 微腔 光逻辑 非线性效应 ring resonator microcavity optical logics nonlinear effect
山东师范大学物理与电子科学学院，光场调控及应用中心，山东 济南 250358
将玻色爱因斯坦凝聚制备在随时间简谐振荡的势场中，并与光学微腔系统相耦合，建立新的模型。分析了该模型中原子受到的有效磁场和简谐势阱的振动强度等因素对超辐射量子相变的影响，并探究了其随时间振荡的自旋动力学特性。提出的新模型具有重要的研究意义，且为深入研究腔量子调控提供了可行方案。
量子光学 光学微腔 超辐射 自旋动力学 玻色爱因斯坦凝聚
1 哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司工程技术部，黑龙江 哈尔滨 150066
针对水下光纤激光推进中存在的冲量耦合系数小、效果发散的问题，提出了用于提升水下光纤激光推进性能的短微腔结构。文中利用Fluent对添加微腔后水下光纤激光推进的结果进行了数值模拟，分析了矩形微腔结构的直径和长度对推进的影响，并在矩形微腔基础上提出U形微腔、双管微腔及含有阻塞结构的微腔。通过仿真得到了不同微腔对推力和冲量耦合系数的增大效果，证明了添加微腔可使水下光纤激光推进的冲量耦合系数得到103数量级的增大，并通过对比得出4种微腔结构中，双管微腔的结构形态对激光推进的性能提升影响最大，提升效果最好。
激光光学 水下激光推进 微腔结构 性能优化 冲量耦合系数
南京邮电大学电子与光学工程学院，柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
提出并实现了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）增敏空芯微瓶谐振腔（PS-HCMR）的高灵敏温度传感器。采用提拉镀膜法在高Q值（~7.83×107）PS-HCMR表面均匀涂敷一层PDMS薄膜以实现热敏功能化，基于PS-HCMR回音壁模共振谱的热敏感性以及PDMS的高热光效应和热膨胀效应，实现了对温度信号的高灵敏度感知与测量。实验结果表明：当膜层厚度为150 μm时，温度灵敏度可达0.127 nm·℃-1，相比于纯SiO2 HCMR提高了32倍。所提出的PS-HCMR的温度传感器具有灵敏度高、制备简单、结构紧凑等优势，在工业化控制、电力系统、环境监测等领域中具有良好的应用前景。
传感器 微腔 聚二甲基硅氧烷 增敏空芯微瓶谐振腔 回音壁模式 热光效应 温度灵敏度
成都天奥电子股份有限公司 技术研发中心， 成都 610037
对半导体激光器外腔自反馈注入锁定进行了理论分析，研究了片上微腔的自反馈注入锁定对于分布反馈(DFB)激光器输出线宽的影响，分析了决定锁定带宽及线宽压缩系数的关键参数。基于Q值为2.4×106的片上Si3N4微腔的后向瑞利散射实现了DFB激光器的自反馈注入锁定，将其输出线宽由自由运转时的556.71kHz压窄到了92.28kHz，锁定带宽达到425MHz。研究结果有助于理解半导体激光器自反馈注入锁定机理，并为实现窄线宽激光器提供了新的结构更简单、集成化潜力更高的方案。
窄线宽激光器 自反馈注入锁定 片上微腔 线宽压缩 narrow-linewidth laser self-feedback injection locking on-chip microcavity line width compression
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
2 State Key Laboratory for Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China
Microcavities constructed from materials with a second-order nonlinear coefficient have enabled efficient second-harmonic (SH) generation at a low power level. However, it is still technically challenging to realize double resonance with large nonlinear modal overlap in a microcavity. Here, we propose a design for a robust, tunable, and easy coupling double-resonance SH generation based on the combination of a newly developed fiber-based Fabry–Perot microcavity and a sandwich structure, whose numerical SH conversion efficiency is up to 3000% W-1. This proposal provides a feasible way to construct ultra-efficient nonlinear devices for generation of classical and quantum light sources.
microcavity double resonance second-harmonic generation Chinese Optics Letters
2023, 21(11): 111901
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
创新性地提出了一种基于高Q值轴向渐变型空芯微腔的高灵敏流速传感器，实现了微压状态下微腔回音壁模式共振光场对流体的直接检测。首先，利用流体动力学和有限元算法理论分析了轴向渐变型空芯微腔的流速和光场特性。其次，通过熔融拉锥和气压控制法制备了高Q值（Q>107）轴向渐变型空芯微腔，利用五维高精度位移平台实现微腔与微纳光纤的高精度、低损耗耦合。实验测试并研究了不同尺寸、不同耦合位置时微腔回音壁模式共振光谱的流速传感特性，获得的最大流速灵敏度达0.27 pm/（μL/min），流速分辨率为1.43 μL/min。该传感器具有较高的重复性和实时性，在高灵敏度流体检测、水质检测等领域具有潜在应用价值。
轴向渐变型空芯微腔 流速传感 回音壁模式 灵敏度 分辨率 光学学报
2023, 43(20): 2023003
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communication Networks, School of Information and Communication Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
The nonlinear physics dynamics of temporal dissipative solitons in a microcavity hinder them from attaining high power from pump lasers with a typical nonlinear energy conversion efficiency of less than 1%. Here, we experimentally demonstrate a straightforward method for improving the output power of soliton combs using a silica microrod cavity with high coupling strength, large mode volume, and high-Q factor, resulting in a low-repetition-rate dissipative soliton () with an energy conversion efficiency exceeding 20%. Furthermore, by generating an (free spectral range) soliton crystal comb in the microcavity, the energy conversion efficiency can be further increased up to 56%.
optical microcavity nonlinear optics temporal soliton Chinese Optics Letters
2023, 21(10): 101902
1 南昌航空大学江西省光电信息科学与技术重点实验室，江西 南昌 330063
2 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西 南昌 330063
3 中国空间技术研究院西安分院，陕西 西安 710000
4 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽 合肥 230026
受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应等非线性光学效应一直以来得到广泛研究。回音壁模式光学微腔具有超高品质因子和极小模式体积，日益成为了非线性光学相关研究的重要平台之一。使用超精密加工技术制备了氟化钙晶体微腔，品质因子Q值达3.6×108。搭建了基于光学微腔的非线性光学的实验平台，在连续波泵浦的条件下激发了氟化钙晶体微腔中的受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应。实验中记录了级联布里渊、布里渊耦合四波混频、拉曼辅助克尔、超宽拉曼光频梳等丰富的非线性光学散射效应。结果表明超精密加工得到的氟化钙晶体微腔在非线性光学中有着优异的表现，是研究非线性光学的理想平台。
光学微腔 氟化钙晶体 非线性光学 受激布里渊散射 光频梳 光学学报
2023, 43(16): 1623021
