玻璃微球荧光的腔量子电动力学增强效应

报道了腔量子电动力学效应对高钡玻璃微球荧光光谱的影响，利用Mie散射的共振峰位计算公式，对测量的光谱进行了分析，估算了自发辐射速率的量子电动力学效应的增强因子，实验证实其增强幅度超过676倍。     

几种人工合成色素的荧光光谱与拉曼光谱研究

应用荧光光谱仪及微拉曼光谱仪分别对几种常见的人工合成色素溶液的荧光光谱和拉曼光谱进行了实验研究。一方面,首次测量其不同浓度合成色素溶液的荧光光谱,讨论其谱线特性。另一方面,以有致癌性的合成色素苋菜红为例,应用拉曼光谱技术进行定性和定量检测,验证拉曼光谱对色素检测的可行性。为了提高探测灵敏度,以55nm的金纳米粒子溶胶为基底,在785nm激发光下对不同浓度的苋菜红溶液进行了表面增强拉曼光谱探测,探测到的最低浓度为10-17mol/L。分析结果为这种色素的合理利用及安全快速检测提供了有效的光谱实验依据,也为其它色素的检测提供了参考方法。     

几种人工合成色素的荧光光谱与拉曼光谱研究

应用荧光光谱仪及微拉曼光谱仪分别对几种常见人工合成色素溶液的荧光光谱和拉曼光谱进行了实验研究。一方面,首次测量其不同浓度合成色素溶液的荧光光谱,讨论其谱线特性。另一方面,以有致癌性的合成色素苋菜红为例,应用拉曼光谱技术进行定性和定量检测,验证拉曼光谱对色素检测的可行性。为了提高探测灵敏度,以55 nm的金纳米粒子溶胶为基底,在785 nm激发光下对不同浓度的苋菜红溶液进行了表面增强拉曼光谱探测,探测到的最低浓度为10~(-17)mol/L。分析结果为这种色素的合理利用及安全快速检测提供了有效的光谱实验依据,也为其它色素的检测提供了参考方法。     

高折射率和不透明粒子的拉曼光谱和光学捕陷

用倒置的共焦—激光镊—拉曼谱仪系统，测量了悬浮在液体中的单光学捕陷的高折射率和非透明微粒子的拉曼光谱。用低功率TEM00模的二极管激光束，既做光学捕陷，又做具有折射、吸收和反射的金属微粒的托曼激发。为对不透明微粒形成稳定的捕陷．把光束聚焦在近粒子的顶部．并通过轴向推斥力将粒子推向背面的玻璃板。记录了具有高折射率的微米尺寸单品，如硅、锗和KNbO2的拉曼光谱．以及黑色和彩色涂料吸收粒子的拉曼光谱，还展示了捕陷银粒子簇表面吸收的若丹明6G和苯基丙氨酸分子表面增强拉曼散射。     

MOCVD生长AlGaInN外延层的光学性质研究

对AlInGaN四元合金进行了微区发光和拉曼散射研究．根据V-形缺陷周围扫描电镜图像和阴极荧光光谱的分析，确定AlInGaN外延层中V-形缺陷的形成与铟的分凝之间的关系．同时，用波长为325纳米的短波长激光研究了AlInGaN外延薄层的拉曼散射，测量了合金铝组分改变引起的A1(LO)声子的频率移动，观测到了出射共振引起的LO声子拉曼散射谱的共振加强，此共振过程的机制是一种类级联的电子-多声子互作用机制．     

用于光学微腔的玻璃微球研究进展

玻璃微球谐振腔具有极高的品质因数和极小的模式体积,近年来它在低阈值微球激光器、微放大器、非线性光学、腔量子电动力学效应以及高灵敏度传感器等领域引起广泛的关注。回顾了玻璃微球的研究历程,从玻璃微球制备方法、微球激光输出、耦合方式和传感器应用方面概括了玻璃微球的研究现状,对其发展前景进行了展望。     

介质微球光场调控制备多级银微纳结构及其表面增强拉曼光谱研究（特邀）

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术。光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势,但在微纳结构多样化制造方面存在局限性,限制了SERS衬底的检出性能。笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性,揭示了微球直径对聚焦光场分布的调控规律,在微球底部实现了可控的光场空间分布,实现了多级银微纳结构的快速光还原合成。进一步,通过优化制备参数(前驱液浓度比、激光辐照功率及辐照时间),成功制备了具有优异拉曼增强效果的多级银纳米颗粒/银微环/介质微球(AgNPs/AgMRs/MS)复合结构。通过介质微球和多级银微纳结构(AgNPs/AgMRs)中的光场耦合,即微球聚焦、多级银微纳结构局域表面等离激元共振以及复合结构定向发射等,实现了10^-14 mol/L的痕量检测,增强因子可达9.50×10⁹,为光化学还原制备高性能介质-金属复合SERS衬底提供了新思路。     

基于紫外拉曼光谱的乙醇水溶液浓度测量

拉曼光谱中每个谱峰对应一种特定的分子键振动，每个拉曼峰记录了相应的拉曼散射光的波长位置和强度，常用于对不同物质的定性、定量分析。利用266 nm紫外拉曼系统测量乙醇和水溶液的拉曼光谱，分析峰值关系与乙醇和水浓度之间的关系，用水与乙醇的混合溶液模拟白酒场景，配取多组不同浓度标准乙醇溶液，测量各组溶液拉曼光谱，对光谱进行平滑去噪、基线校正，分析不同浓度乙醇溶液CH伸缩振动特征峰与OH伸缩振动特征峰的相对强度，并拟合出相对强度与乙醇浓度的曲线，决定系数R²达到0.996,测量数款市面在售白酒浓度验证，证明了拉曼光谱应用于白酒浓度测量的可行性。     

铁电晶体铌酸钾锂的拉曼和FT—IR光谱

用提拉法生长了完整透明的铁电铌酸钾锂晶体 .利用X 射线荧光光谱法测量分析了晶体的组成 .采用X 射线测量了晶体的结构 .用结构完整、组分均匀 ,尺寸为 6× 6× 7(a×b×c)mm3 的晶体样品 ,测量了晶体的拉曼光谱和红外折射光谱 .与其它钨青铜类晶体的晶格振动光谱进行比较 ,铌酸钾锂晶体中对称弯曲振动模式v5在拉曼光谱中分裂为 3个拉曼峰 ,反对称伸缩振动模式v3 和反对称弯曲振动模式v4在红外反射光谱中所对应的峰被加宽 ,v4被轻微分裂 .这表明晶体中这位于C格位的Li离子对晶体中铌氧八面体的拉曼光谱和红外反射光谱有较大的影响     

远程激光拉曼光谱探测系统前置光学系统设计

为实现远程物质高空间分辨力的拉曼光谱探测,设计了共孔径远程激光拉曼光谱探测系统的前置光学系统。光学系统采用共孔径结构,实现了激光发射系统、拉曼光收集系统及微区成像系统的共孔径、共光轴。设计的光学系统能够对激光进行聚焦以缩小激光光斑尺寸,使系统具有优于0.125 mrad的空间分辨率。该拉曼光收集透镜有效通光口径为50 mm,拉曼散射光在耦合透镜焦平面上的像高小于25m,可以与50m狭缝宽度的光谱仪进行空间光耦合,也可使用50m芯径的光纤来耦合光学系统与光谱仪。该系统可用于远距离物质的激光聚焦、拉曼光谱探测及微区成像。     

Self-Locked Excitation Scheme for Microsphere Resonators

We propose a new scheme for exciting a resonant mode of a glass microsphere resonator. The concept is based on unique properties of coupled resonators. In the proposed setup, the microsphere plays the role of a feedback mirror in an erbium-doped fiber laser, where the lasing wavelength is automatically locked to a resonant mode of the microsphere. As a result, the laser radiation builds up to very high intensities inside the microsphere. Using a (multimode) pump diode laser at relatively low pump power, we achieve continuous-wave stimulated Raman lasing and generation of new laser frequencies by four-wave mixing     

玻璃球形微腔中量子点发光行为研究

制备出了尺寸在μm量级的球形玻璃微腔,在球形微腔中嵌入了CdSeS半导体纳米团簇结构,用一束激光激发单个微球时,球形微腔中CdSeS量子点的发光通过全内反射实现了球形回音壁模式的腔模共振,实现了受限电子态和光子态的耦合。     

玻璃微珠的表面化学镀银及红外辐射性能研究

采用化学镀方法在玻璃微珠表面镀银,考察了预处理条件、反应温度和反应时间等因素对玻璃微珠表面镀银的影响,并通过扫描电镜和X-射线衍射分析仪,对镀银后玻璃微珠的表面形貌和结构进行了观察和表征。将镀银玻璃微珠用于涂料中,考察了玻璃微珠在涂料中的应用及其红外辐射率的变化,探讨了化学镀条件对涂料红外辐射率的影响,结果表明,在控制反应温度和浓度的条件下,可使镀银玻璃微珠的红外辐射率由原来的1.02降为0.70,将其应用于涂料后,涂层的红外辐射率为0.80。     

基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器

提出并研究了一种基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器。利用自制的磷酸盐玻璃预制棒,以拉丝的方式制作出直径为200~500μm、纤芯-包层折射率差为0.004的磷酸盐玻璃光纤。利用大功率CO_2激光器熔融加热光纤制备出Q值达7.28×10⁵的微球腔。利用1550 nm波段的可调谐激光器,通过锥形光纤耦合方式激发微球腔内回音壁模式(WGM)共振,获得带宽约2 pm、插入损耗小于0.3 dB的耦合共振谱。在不同功率泵浦光的注入下,磷酸盐玻璃微球腔具有比普通石英微球腔更高的光敏感特性。实验结果表明:当微腔泵浦光功率增加时,磷酸盐玻璃微球腔内的WGM共振谱向短波长漂移(蓝移),光热调谐灵敏度约为72.727 pm/mW,线性度大于0.99;在相同光功率变化下,普通石英微球腔内的WGM共振谱向长波长漂移(红移),光热调谐灵敏度约为0.086 pm/mW,线性度较低。本文提出的磷酸盐玻璃微球腔全光调谐滤波器具有全光控制、结构紧凑、稳定性好、超窄带宽和调谐效率高等优势,在光纤传感和光纤通信等领域具有重要应用。     

A Taper-Fused Microspherical Laser Source

We report on the realization of an integrated lasing device consisting of a microsphere optical resonator fused to a tapered optical fiber. A microsphere fabricated from Er: Yb-codoped phosphate glass is heated above its glass transition temperature of 375degC by pumping it at 977 nm with 70 mW via a tapered optical fiber. The onset of thermal stress in the glass at a maximum pumping power results in the sphere melting and fusing to the taper coupler, without inhibition of whispering gallery mode lasing. A taper-fused microsphere laser with ~4.5 muW of lasing power at 1593 nm is demonstrated.     

Applied whispering gallery modes on ZnO nanorods coated glass for humidity sensing application

In this letter, a humidity sensor is demonstrated by applying a whispering gallery mode (WGM) from a microsphere resonator onto the ZnO nanorods coated glass surface. The diameter of the microsphere was 234 µm and the glass surface was coated with ZnO nanorods using the hydrothermal method at growth duration of 12 h. A significant response to humidity level ranging from 35%RH to 85%RH has been observed with the sensitivity of 0.014 2 nm/%RH. The proposed humidity sensor has successfully employed to enhance interaction between the whispering gallery mode evanescent and surrounds analyte with the assistance of ZnO nanorods coated glass.     

微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验

对微球腔耳语回廊模式下的谐振特性所表现出的光学非线性进行了分析,对直径1 mm的SiO2微球腔的谐振谱线和解调曲线进行了仿真;搭建了微球腔耦合测试系统,得到了微球腔半高全宽值为78.42 MHz、Q值为2.5106的谐振谱线;基于正弦波相位调制技术对谐振谱线进行了同步解调,以减小相位复位脉冲噪声的影响;采用环路锁频技术实现了谐振频率的跟踪和锁定,对锁定精度和锁定时间进行了分析,实验结果为锁定透射谱强度至1%的时间为8 ms,锁定后可测频移分辨率为375 kHz,为微球腔的传感测量提供了实验依据。     

Low-Threshold Microlaser in Er : Yb Phosphate Glass Coated Microsphere

We developed a new method to fabricate a silica microsphere coated by a thin layer of Er : Yb-doped phosphate glass. The coated microsphere possessed high-Q whispering-gallery modes and formed single-mode and multimode microlasers in the both 1550- and 1040-nm bands. A low-loss fiber taper was used to not only launch the pump power around 980 nm into the microsphere, but also collect the resulting laser emissions. In our experiment, the threshold pump power as low as 30 muW of a single longitudinal mode was obtained.     

光学微球腔尾纤曲率敏感特性研究

光学微球谐振腔由于其超高的Q值及极小的模式体积等优点,在高灵敏度传感和光通信等方面得到了广泛的研究,理论分析了尾纤弯曲产生的应力双折射,并分析了其对微球腔谐振特性的影响。定量地改变尾纤弯曲曲率,测试微球腔的谐振波长,研究了微球腔尾纤对弯曲曲率的敏感特性。实验结果表明,光学微球腔尾纤弯曲影响着微球腔的谐振模式,能够导致谐振波长变化,随其弯曲曲率的变大,微球腔的谐振波长持续红移,能够用来测量曲率。