光学微腔论文_王鹏飞,李昂震

导读:本文包含了光学微腔论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:回音壁,光学,量子,模式,卷曲,克尔,折射率。

光学微腔论文文献综述

王鹏飞,李昂震^[1]（2019）在《回音壁模式光学微腔器件的封装与集成》一文中研究指出回音壁模式微腔器件在现代光学中扮演着十分重要的角色,在高灵敏度传感、低阈值激光器等领域具有广泛的应用前景.然而基于回音壁模式微腔的光学系统容易受到振动、温湿度变化等外界环境干扰,这些问题为其实用化带来巨大挑战.近年来回音壁模式微腔器件的实用化问题日益受到关注,大量相关研究被报道.本文简要介绍了关于回音壁模式光学微腔器件封装和集成的最新研究进展.(本文来源于《光子学报》期刊2019年11期）

方云团,王誉雅,夏景^[2]（2019）在《基于光学Parity-Time对称微腔结构的大范围电场传感器》一文中研究指出为解决传统电场传感器测量范围受限的技术难题,设计了一种基于光学Parity-Time(PT)对称掺杂电光介质的微腔结构,提出新的电场传感机制.利用传输矩阵方法计算结构的传输谱,发现独特的放大的缺陷模式.缺陷模式的峰值和波长位置均随外电场变化,由此可以利用缺陷模峰值变化和波长位置变化两种机制测量同一电场.测量范围仅受电光介质击穿电场的限制,可以为0—0.06 V/nm,几乎涵盖了可能的电场环境.对峰值变化传感机制,灵敏度范围38.042—47.558 nm/V;对波长变化传感机制,灵敏度范围18.357—18.642 nm2/V,在测量范围内平均分辨率为0.00925 V/nm.(本文来源于《物理学报》期刊2019年19期）

梁磊^[3]（2019）在《回音壁微腔的光学特性与传感应用研究》一文中研究指出近年来,微纳结构光子器件发展迅速,这种器件具有对光进行感知、传输、操控等诸多功能,回音壁模式(WGM)微腔是其中之一,它具有品质因子极高、模式体积小、能够极大地促进光与物质的相互作用等优点,在量子通信、非线性光学、极窄带滤波、各种物理量的传感等领域具有很好的应用前景。随着微纳加工工艺的逐步提高,回音壁微腔已经开始向小型化、器件化的实际应用方向发展。本文针对回音壁微腔的光学特性及其传感应用中存在的相关问题进行研究,主要包括WGM微腔与光纤锥耦合系统的理论模型,耦合波方程及其求解,相位/尺寸匹配问题,微球腔、微柱腔与光纤锥的耦合特性与封装技术,并对WGM微腔在高灵敏度气体、折射率传感领域的应用进行了研究。所做得研究内容和取得的研究成果如下:(1)基于光波的电磁场理论,表征WGM微腔的几个关键的物理参量,以微球腔与微柱腔及其和光纤锥耦合的理论模型,分析讨论了微腔的尺寸以及微腔与波导耦合间距对耦合特性的影响规律,为后续实验奠定了理论基础。提出了微球腔和微柱腔的电弧放电制备有效方法,用热拉法制备了锥区直径2微米并满足绝热近似条件的光纤锥结构,搭建耦合系统,得到了微腔与光纤锥的回音壁模式谐振谱,同时验证了理论模拟结果。(2)提出了一种新的耦合系统封装方案。微腔与波导的高效、稳定耦合是目前回音壁模式研究领域中的一个难题。针对这一问题,我们设计并制作了一个具有特殊结构的亚克力材质基底,结合紫外胶在不影响微腔/光纤锥耦合系统的前提下,实现了回音壁模式微腔的高效率封装。并对封装后器件的谐振谱进行了测试,结果表明封装工艺基本不会对耦合效率产生影响,封装后的耦合系统仍然保持了10~5的高品质因子。(3)针对高灵敏度传感领域的应用需求,试制了基于WGM微球谐振腔型湿度传感器和微柱谐振腔型氨气传感器。对传感器的湿敏特性、长时间稳定性、以及温度对传感器的影响进行了系统的分析。对海藻酸钙的湿敏特性和引入湿度传感可行性进了研究,结果表明,与传统湿敏材料相比,海藻酸钙具有更好的湿敏特性并且结构稳定,耐高温。基于此提出了海藻酸钙包覆的微球谐振腔湿度传感器,分析了传感器谐振谱的FSR、Q值特征、镀膜厚度对Q值得影响,进行了实验验证,根据理论和测量结果计算了传感器的最小分辨率等性能。针对超低浓度氨气检测的特点和需求,提出了基于硅胶涂覆的微柱谐振腔型氨气传感器,并对传感器的响应时间、光谱漂移规律、稳定性和重复性等性能进行分析和讨论,结果表明,该传感器能够实现对空气中氨气的高灵敏度检测。(本文来源于《西北大学》期刊2019-06-01）

常彦红,刘阿鹏^[4]（2019）在《基于囚禁在双边光学微腔内的量子点自旋辅助的自避错纠缠浓缩》一文中研究指出利用囚禁在双边光学微腔内的量子点自旋的辅助,我们提出了一个对于未知较少纠缠态的纠缠浓缩协议。该方案利用了自避错机制来克服局域计算错误,它对于实验缺陷具有内禀的鲁棒性。我们讨论了这个纠缠浓缩协议在当前实验参数下的表现,结果表明这个方案单次执行成功概率可以达到45%。这个纠缠浓缩协议可以作为一个对未来的量子通信和量子网络具有前景的基础构件。(本文来源于《量子光学学报》期刊2019年03期）

何玲燕^[5]（2019）在《光学微腔中的非线性效应及其在量子信息中的应用研究》一文中研究指出近年来量子信息和量子计算的研究中,有效的操控单量子比特成为了一个需要解决的关键问题。而对于单量子比特的有效操控需要借助于高效的光与物质的相互作用接口,光学微腔凭借着较高的品质因子(Q)和较小的模式体积(V),在增强光与物质相互作用的领域有着极大的应用潜能。本博士论文以光学微腔系统作为研究对象,主要研究了微腔中的非线性效应以及它在量子信息中的应用。主要的研究内容和取得的创新点如下:一、研究了微腔系统中的非线性效应。在满足宇称-时间对称的光机械系统中,解析地分析了高阶边带产生过程;在表面等离子体波导与谐振腔耦合系统中,分析了类电磁诱导透明现象的产生机制;提出了一个区分Autler-Townes劈裂与类电磁诱导透明现象的方法。二、研究了光学微腔在量子信息中的应用。我们构建了金刚石氮-空位色心与回音壁模式光学微腔耦合的杂化系统,分析了该固态比特与光学微腔的耦合系统中的非线性相互作用,分别实现了纠缠浓缩、可以执行控制翻转操作的普适高维量子逻辑门以及高维贝尔态分析。叁、实验研究了集成光学微腔与光纤的有效耦合。制备出了高品质因子的铌酸锂微环腔,设计实现了双层反向锥形模式尺寸转换器;将光纤与波导芯片耦合过程中的耦合损耗从14dB降至3.4dB,从而解决了集成光学微腔与光网络的低效耦合问题。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-15）

曹嘉玮^[6]（2019）在《卷曲管状回音壁模式微腔的制备与光学特性研究》一文中研究指出自卷曲微米管是利用微纳自卷曲技术构筑的一类重要的叁维管状功能结构,具备通道中空、管壁光滑、尺寸可控等诸多特点,可广泛应用于光电子集成、微流控、液体传感、生物医学等领域。根据自卷曲材料的不同,自卷曲微米管可细分为无源微米管(如Si/SiO2、SiOx/SiNx微米管)和有源微米管(如InGaAs/GaAs微米管),其中有源微米管一般由Ⅲ-Ⅴ族应变半导体材料自卷曲而成,可极为方便地在其管壁中嵌入量子阱(QW)、量子点(QDs)等增益介质显着增强其发光特性,最终获得卷曲管状微腔——即有源回音壁模式(WGM)光学微腔,因此倍受关注。目前,已有利用卷曲管状微腔进行液体传感的相关报道,但大多是基于无源卷曲管状微腔且灵敏度仅几百。因此,制备可用于液体传感的高品质因数(Quality factor)有源卷曲管状微腔并显着提升其液体传感特性(传感灵敏度和检测极限)具有十分重要的研究意义。本文就嵌入单层InAs自组织QDs的高品质因数InGaAs/GaAs自卷曲管状微腔的制备、光学特性表征及液体传感进行了一系列的实验探究,论文主要工作及成果如下:1.在InGaAs/GaAs应变双层结构中嵌入了由上、下AlGaAs限制层包覆的单层InAs QDs,进而分别制备出了双边卷曲微米管和U型悬空量子点微米管。通过优化制管工艺,显着提升了微米管的结构形貌和成管率,为开展光学表征和液体传感研究奠定了基础。2.将双边卷曲制得的量子点微米管转移至Si基SiOx衬底,微区光致发光(μ-PL)测试观察到了WGM;同样,U型悬空量子点微米管的μ-PL谱中也观测到了明显的WGM,Q值可达1000,表明已制得WGM光学微腔。在此基础上,与博士生合作,利用U型图案两臂间镀金薄膜抬高WGM光学微腔悬空高度的方法实现了室温光泵激射。3.将单边固定撕裂U型台面方法制备出的WGM光学微腔浸入到空气(折射率为1.00)、去离子水(折射率为1.33)和乙醇(折射率为1.36)中进行μ-PL谱测试,测试结果表明:不同折射率的介质中,WGM光学微腔的谐振峰峰位发生了明显移动,展示出较好的液体传感特性。4.将单边固定撕裂U型台面方法制备出的WGM光学微腔浸入到事先经阿贝折射仪标定好折射率的不同浓度NaCl溶液中,进行μ-PL测试,得到其盐溶液传感特性曲线。测试结果表明:传感灵敏度为3093 nm/RIU,检测极限为1.0×10-5 RIU,可分辨出约0.03 M(mol/L)的盐溶液浓度变化,标志着有源WGM光学微腔具有液态食物中盐含量检测的能力。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-03-27）

王博洋^[7]（2019）在《回音壁模式光学微腔制备及色散设计》一文中研究指出在光学研究中,光学微腔是一种重要的研究工具,具有广泛的应用。近年来,具有超高品质因子、超小模式体积的回音壁模式(whispering gallery mode,WGM)微腔受到众多学者的广泛关注。回音壁模式是指耦合进微腔的光通过全反射的方式在微腔中传播,当满足相位匹配条件时,产生等频率间隔的谐振模。回音壁模式光学微腔在高灵敏度传感器、超窄线宽滤波器、克尔光频梳等应用中已得到深入研究。本文主要对WGM光学微腔的制备、测试、色散设计、非线性光学应用等方面进行研究,主要进行的工作如下:1.介绍了WGM微腔的相关理论。使用CO_2激光器融刻二氧化硅棒形成WGM微棒腔,实验制备了透过率大于90%的锥形光纤,在此基础上,采用锥形光纤近场耦合方式,完成了WGM微棒腔的高效耦合。搭建微腔耦合测试平台,对WGM微棒腔的物理参数特性进行了测试。通过调整激光加工过程中的精细打磨方式,将WGM微棒腔的Q值提升至10~8量级。2.为将制备完成的微棒腔应用于克尔光频梳的产生,需要一定色散特点的微棒腔,只有在反常色散区才能满足调制不稳定性现象的发生。我们使用COMSOL多物理场仿真微腔模场分布,进而计算得出色散曲线。同时通过实验了解微棒腔的色散情况,验证仿真的正确性。3.搭建实验平台,对WGM微棒腔的非线性光学特性进行了深入测试,观察到了简并四波混频效应、调制不稳定性、交叉相位调制和自相位调制等现象,使用WGM微棒腔最终成功产生带宽40nm的克尔光频梳。此外,利用WGM微棒腔内光子与二氧化硅分子的受激拉曼散射,实验观察到了拉曼散射光。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-03-20）

杨振涛^[8]（2019）在《基于回音壁模式光学微腔超纠缠贝尔态产生》一文中研究指出量子信息学是由量子物理和信息学有机结合而诞生的一门非常具有发展潜力的综合性学科。拥有量子力学特性的量子信息学,解决了很多经典信息学无法解决的问题,因此引起了国内外广泛的关注,人们在理论以及实验上进行了大量的探究。而在量子信息学领域,量子纠缠在量子密钥分发、量子隐形传态、量子计算等量子信息处理过程都起着至关重要的作用,因此,量子纠缠态的制备对于量子信息学来说,不可或缺。目前,国内外量子纠缠态的制备主要是基于线性光学系统、原子系综、离子阱以及腔量子电动力学(腔QED)系统。腔量子电动力学QED系统由于具有优良的物理特性,已经被广泛地研究和利用,成为比较成熟的系统;腔量子电动力学QED系统是由光学微腔以及与其耦合的原子组成,其中原子充当着量子信息的存储单元;作为新型的人工原子,氮-空缺中心(NV色心)由于拥有较强的稳定性以及较长时间的相干性,已经在实验上被证实可以在量子信息处理中充当量子比特;回音壁光学谐振腔(WGM腔),由于拥有非常高的品质因子以及非常小的有效模式体积,在理论以及实验上,经常充当理想的光学微腔,因此NV色心以及回音壁模式腔的耦合系统,在量子信息领域有着广泛的应用。以下是本文的内容结构安排:在本文中,首先探究了NV色心与回音壁模式腔的物理特性,并研究了NV色心和回音壁模式光学微腔的耦合系统。其次,利用双光子输入输出该耦合系统,制备了双光子在偏振模式上的贝尔态纠缠。再次,提出了NV色心和回音壁模式光学腔的耦合系统,制备了双光子在偏振模式以及空间模式上的超纠缠贝尔态。最后,通过Matlab进行模型仿真,结合损耗因素,得出了通过该耦合系统制备的双光子贝尔态纠缠的保证度以及效率,以验证方案的可行性。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-03-20）

唐水晶,李贝贝,肖云峰^[9]（2019）在《回音壁模式光学微腔传感》一文中研究指出回音壁模式光学微腔具有很高的品质因子和较小的模式体积,能极大地增强腔内光场与物质相互作用,已经成为超高灵敏光学传感的优异平台,也是国际学术前沿之一。文章简介了回音壁微腔传感研究现状与热点、微腔传感平台及传感机制原理;着重列举了微腔传感的部分典型应用,例如纳米尺度单个颗粒检测、温度传感、磁场传感、化学气体传感以及压力/应力等物理量传感等;最后对光学微腔传感的研究进行了展望。(本文来源于《物理》期刊2019年03期）

颜炎洪^[10]（2019）在《光学微腔嵌埋硫系二维材料的光学特性研究》一文中研究指出二维半导体过渡金属二硫化物(TMDs)的带隙位于可见光和近红外范围内,具有很多新奇的特性。在光电器件领域已成为很有吸引力的材料,例如光电探测,光捕获,光电晶体管,发光二极管和激光器等。人们将这些材料耦合到纳米光学微腔中可以增强激子发射的量子产率,实现良好的量子光学和纳米光子器件。本文中,我们主要研究了基于一维光子晶体微腔嵌埋的单层TMDs的激子耦合特性,研究了单层二维WS_2和MoS_2的光学性质,如PL、Raman光谱等。通过微腔嵌埋的方法发展了一种新的二维材料折射率表征手段。最后,制备了在630-670 nm波段具有良好分光特性的一维渐变光学微腔器件,通过改变设计波长可以调节分光波段位置的优点。主要研究成果如下:1、以WS_2、MoS_2为例,分别将单层WS_2、MoS_2材料嵌埋到一维光子晶体光学微腔中,观察到嵌埋WS_2和MoS_2区域处样品透射谱峰位与没有嵌埋样品处透射谱峰位分别发生了6.88 nm和3.36 nm的红移,由此计算得到了单层WS_2、MoS_2的折射率分别为n_(WS2)(28)5.11和n_(MoS2)(28)3.73。单层WS_2、MoS_2的消光系数分别为_(WS)和_(MoS)?。结果表明,该方法可以解决微米尺度二维材料折射率的测量难题并实现精确测量,具有很好的普适性,尤其适用于1 nm以下超薄薄膜折射率的准确测定,提供了一种微小尺度、超薄材料折射率的测量方法,为光学器件、光电器件的设计应用和发展提供了重要的技术基础。2、研究了单层WS_2的二维原子晶体中光与激子耦合。在室温下将高质量单层WS_2嵌入介质微腔内。由于单层WS_2激子和腔光子之间的耦合,在角分辨反射光谱中观察到34.2meV的Rabi分裂。在室温下观察到明显的反交叉行为以及下能支(LPB)和上能支(UPB)的形成,为开发实用的极化装置提供了有吸引力的新途径。3、通过对中间腔层和上下半程DBR进行倾斜处理,讨论了叁种不同方法。使用莱宝高真空镀膜系统通过离子源辅助沉积、光学监控的方法进行一维渐变微腔的制备。测试了所制备的一维渐变光学微腔器件,结果显示在630-670 nm具有良好的光谱特性,半高宽窄的达到1 nm以内。通过多次组合镀膜的手段获得一维渐变光学微腔这一方法,可以与本文所做微腔嵌埋工作结合起来,一次得到更多有用的实验数据,为相关工作提供了新的思路与途径。(本文来源于《上海师范大学》期刊2019-03-01）

光学微腔论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

为解决传统电场传感器测量范围受限的技术难题,设计了一种基于光学Parity-Time(PT)对称掺杂电光介质的微腔结构,提出新的电场传感机制.利用传输矩阵方法计算结构的传输谱,发现独特的放大的缺陷模式.缺陷模式的峰值和波长位置均随外电场变化,由此可以利用缺陷模峰值变化和波长位置变化两种机制测量同一电场.测量范围仅受电光介质击穿电场的限制,可以为0—0.06 V/nm,几乎涵盖了可能的电场环境.对峰值变化传感机制,灵敏度范围38.042—47.558 nm/V;对波长变化传感机制,灵敏度范围18.357—18.642 nm2/V,在测量范围内平均分辨率为0.00925 V/nm.

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

光学微腔论文参考文献

[1].王鹏飞,李昂震.回音壁模式光学微腔器件的封装与集成[J].光子学报.2019

[2].方云团,王誉雅,夏景.基于光学Parity-Time对称微腔结构的大范围电场传感器[J].物理学报.2019

[3].梁磊.回音壁微腔的光学特性与传感应用研究[D].西北大学.2019

[4].常彦红,刘阿鹏.基于囚禁在双边光学微腔内的量子点自旋辅助的自避错纠缠浓缩[J].量子光学学报.2019

[5].何玲燕.光学微腔中的非线性效应及其在量子信息中的应用研究[D].北京邮电大学.2019

[6].曹嘉玮.卷曲管状回音壁模式微腔的制备与光学特性研究[D].北京邮电大学.2019

[7].王博洋.回音壁模式光学微腔制备及色散设计[D].电子科技大学.2019

[8].杨振涛.基于回音壁模式光学微腔超纠缠贝尔态产生[D].北京邮电大学.2019

[9].唐水晶,李贝贝,肖云峰.回音壁模式光学微腔传感[J].物理.2019

[10].颜炎洪.光学微腔嵌埋硫系二维材料的光学特性研究[D].上海师范大学.2019

论文知识图

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