空芯PBG光子晶体光纤带隙的结构

应用平面波法分析了三角形和正方形结构空芯PBG光子晶体光纤的带隙的分布特性,结果表明带隙宽度随着空气孔直径与周期的比值d/Λ增加而增大;要实现空气导光,空气孔直径与周期的比值d/Λ必须大于某一特定值,对于三角形结构该比值为0.6,而对于正方形结构该比值为0.96;用FDTD方法分析两种结构光纤的基模模场分布,结果表明在特定d/Λ的条件下,三角形结构比正方形结构PBG-PCF更容易实现纤芯导光.     

光子晶体反射镜对深紫外发光二极管性能的影响

通过三维有限时域差分(3D-FDTD)的光学模拟仿真计算,系统地研究了空气孔型光子晶体反射镜结构中各参数对AlGaN基深紫外发光二极管的光提取效率的影响。研究发现,光子晶体与垂直光线的共振模式主要是由光子晶体的周期决定,而光子晶体的填充率和高度会影响这种共振模式的强度,但是填充率会严重影响横向传播的横向磁(Transverse Magnetic,TM)极性光与光子晶体的散射作用。一个相对更大的填充率更有利于光子晶体对TM极性光的散射;而随着光子晶体中填充铝的深度增加,光子晶体对横向电(Transverse Electric,TE)极性光和TM极性光的散射作用都是先增加后减少,但是当填充深度太深时,金属结构将对TM极性光起到强烈的限制作用,急剧增加金属对TM极性光的吸收,从而使整体光提取效率大幅下降。在优化的条件下,相比没有光子晶体的结构,具有部分填充金属反射镜的光子晶体结构的深紫外发光二极管的TM极性和TE极性光提取效率分别提高了19倍和2倍。     

高效率侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷激光器

研究了808nm侧面泵浦国产Nd:YAG陶瓷棒的激光输出特性和热透镜效应,并与相同尺寸、相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体进行了对比。当泵浦功率为60W时,陶瓷获得了21.6W的1064nm连续激光输出,光-光转换效率为36%,斜效率达到46.9%,在相同的泵浦条件下,Nd:YAG晶体的输出功率为23.9W,光-光转换效率为39.8%,斜效率为50.3%。实验结果表明,Nd:YAG陶瓷的性能已经接近于Nd:YAG晶体。     

全固态拉曼激光器的研究

研制了主动调Q式Nd:YAG激光器倍频产生的532nm激光做为抽运源、Ba(NO3)2晶体作为拉曼晶体的外腔式拉曼激光器,获得了563.6nm、598.7nm、638.6nm的激光输出。实验对激光器参数进行测试和分析,得到一阶光的最大转换效率为30.3%,最大能量1.3mJ;二阶光的最大转换效率为14.6%,最大能量0.6mJ。     

Nd∶GdVO_4晶体激光性能实现及转化效率优化

为实现Nd∶GdVO4晶体1 342nm波段激光功能,并提高激光转化效率,设计了简易平凹谐振腔,通过适当减小激光介质中泵浦光平均光斑半径,优化激光介质中振荡激光光斑和泵浦光斑之间的模式交叠比率以提高激光转化效率,实验结果表明:最大激光输出功率为6.8W,光-光转化效率达34%.     

LD泵浦Nd:YVO4自拉曼1 176 nm激光器

采用激光二极管端面泵浦Nd:YVO4晶体和声光调Q技术,获得1 064 nm脉冲激光.利用激光晶体基质材料YVO4的拉曼频移效应,将1 064 nm激光转变为1 176 nm拉曼激光,获得最大平均输出功率980 mW,相应的光-光转换效率为6.125%,输出最短单脉冲宽度为17.6 ns,最高峰值功率为1.94 kW.     

大功率单管LD泵浦Nd:GdVO4/LBO红光激光器

研究了一种大功率单管LD(激光二极管)泵浦晶体、I类临界相位匹配LBO腔内倍频、高效紧凑结构的全固态红光激光器．利用自行设计的高耦合效率、小聚焦光斑的自聚焦透镜耦合LD,当泵浦功率为4W、倍频红光671nm、基模输出280mW时,光一光转换效率达到7%．     

层状软声子晶体带隙及传输特性的主动调控

首先利用非线性大变形理论计算了预应力偏场作用下一维三组元层状软声子晶体材料参数、几何尺寸的变化,然后通过有限元软件Comsol建立了一维三组元声子晶体模型,研究了结构中小增量场纵波传播问题。通过Comsol软件计算得到了不同预应力偏场作用下的声子晶体带隙分布以及有限周期结构的幅频响应图,对比分析了施加力偏场、三种材料组分比的变化对声子晶体带隙位置和宽度以及有限周期结构中波衰减程度的影响。结果显示:通过外部预应力偏场的控制可以实现一维三组元软声子晶体带隙分布以及传输特性的主动调控。     

六方纳米多孔单晶微腔激光器研究

利用水热合成方法制备磷酸铝沸石单晶,该沸石晶体具有直径为0.7 nm的一维平行孔道,排列成六方结构.在其一维孔道中嵌入有机染料分子,采用脉冲激光激发单个晶体时,染料分子发出的光有一部分被晶体界面全反射到晶体内部,形成循环,产生耳语回廊模式激射.可作为天然微谐振腔,实现微腔激光发射,避免了半导体微腔激光器的复杂工艺.     

温度调谐的周期极化掺氧化镁铌酸锂振荡器

对准相位匹配周期极化掺氧化镁铌酸锂晶体的光学参量振荡器进行温度调谐实验研究,所用晶体的极化周期为30.5μm.以1.064μm的声光调QNd∶YAG激光器作为抽运源,将晶体温度控制在40～200℃,获得3.100～3.398μm的闲频光连续可调谐输出;当泵浦光功率为3.7 W时,获得输出功率约1 W的3.365μm闲频光输出,泵浦光-闲频光转换效率达27%.在谐振腔内还观察到其他激光输出,并对此进行理论分析.结果表明,它们分别是由信号光倍频、泵浦光与信号光和频,以及泵浦光与闲频光和频产生的.     

FDTD方法对二维光子晶体的数值模拟

根据光子晶体的基本理论及其特征--光子带隙,采用时域有限差分的方法(简称FDTD法),并通过引入吸收边界条件和周期边界条件,对一种具有周期排列的氧化铝圆柱棒结构的二维光子晶体红外透过特性进行了模拟研究.入射波设为s偏振波,在入射角为0°和30° 2种情况下,分别计算了1-30 μm范围内该光子晶体的电场振幅、相位分布以及透射系数.数值模拟结果表明,该光子晶体在12-18 μm的红外波段上存在光子带隙,光子晶体的这个特性可以用来进一步研制红外光波导.     

光子晶体光纤拉曼激光器研究

利用100m非线性光子晶体光纤，以光纤光栅对作为谐振腔，研制成功了低阈值光子晶体光纤拉曼激光器．该光子晶体光纤拉曼激光器的闽值为2W，在抽运功率6．2W时，得到最大功率为1．8W．波长为1115．9nm的连续拉曼激光输出，拉曼半峰全宽为1．39nm，对应光-光转化效率29％，斜率效率41％．且在低功率连续光泵浦下观察到5级拉曼荧光．     

基于线偏振方向旋转结构的双程1064nm-MOPA激光器的研究

针对低功率1064nm激光放大过程中提取效率较低的问题,提出了共轴Nd:YVO_4放大方式。通过线偏振光方向旋转方法,完成以Nd:YVO_4晶体作为增益介质的共轴双程放大结构。该结构实现了Nd:YVO_4晶体的共轴双程放大,而不是离轴放大方式,这可以使放大过程中不需要考虑偏振对放大效率的影响。在100k Hz的声光调制下,获得平均功率36.9W的输出,对应放大级转化效率44.5%。通过实验证实,低功率1064nm激光在该结构中有效地提取了放大级能量。     

885nmLD泵浦Nd：CNGG腔内倍频665nm激光器研究

论述了885nmLD端面泵浦Nd：CNGG/Cr4＋：YAG键合晶体、采用被动调Q方式,产生1329nm激光,其对应的能级跃迁为4F3-4I13/2。当泵浦功率为19W时,获得了4.9W的1329nm激光输出,斜效率为36.2%。然后通过非线性晶体LBO进行腔内倍频,得到了822mW的665nm红光输出,光-光转换率为4.7%。     

金属颗粒对微小孔激光器增强透射的研究

制备了带有金属纳米颗粒结构的微小孔径垂直腔面发射激光器(NA-VCSEL)。当小孔和金属颗粒的直径分别为400 nm和100 nm时,其最大输出光功率达到了0.5 mW,比400 nm单个小孔的最大输出光功率提高了0.2 mW。实验和理论验证了金属纳米颗粒结构对NA-VCSEL输出光功率的增强作用。     

基于级联和频+差频效应的平坦带宽波长转换器

针对改善波长转换器转换特性的问题,研究了周期极化铌酸锂晶体中采用分段准相位匹配光栅结构对基于级联和频+差频效应的波长转换器特性的影响.对于单通和双通构型,增加段数,并优化设计每段的极化周期,可以同时获得高转换效率、大转换带宽和较好的平坦性.在相同条件下,双通构型波长转换器的转换效率和平坦性较好,但转换带宽比单通构型稍差.与采用位移泵浦光的波长提高平坦性的方法相比,利用分段准相位匹配光栅结构能够获得几乎相同的平坦性,但转换效率和转换带宽却比泵浦光波长位移法好.此外,研究了晶体长度对基于分段准相位匹配光栅结构波长转换器特性的影响.     

Al/ZnO/Ag肖特基二极管的制备与光电特性

以Si(111)为衬底,采用射频磁控溅射与高温退火工艺制备ZnO薄膜.利用X射线衍射、扫描电子显微镜对ZnO薄膜进行表征及结构分析.结果表明,ZnO薄膜具有高度的C轴择优取向,样品表面光洁、平整.在此ZnO薄膜工艺条件下,在石英玻璃衬底上成功制备了Al/ZnO/Ag肖特基二极管紫外探测器.对该紫外探测器的暗电流和365 nm波长光照下的光电流进行了测试.室温下结果表明:Ag和ZnO已形成肖特基接触,根据I-V、C-V测试得到的有效势垒高度分别为0.60 eV和0.53 eV,理想因子为12.6,理论计算得到的空间电荷密度为3.1×1016cm-3.无光照3V偏压时,暗电流为24.19 mA,当用λ=365 nm的光照射Ag/ZnO肖特基结,在3 V偏压时,光生电流为3.28 mA,表明Al/ZnO/Ag紫外探测器有明显的光响应特性.     

SiO2@DV复合光子晶体的制备及电致变色性能研究

本文采用St9ber法制备了单分散SiO_2微球,通过垂直沉积组装成蛋白石结构光子晶体,再利用电化学法在SiO_2微球表面生成十二烷基紫精(dodecyl-viologen,简称DV),得到核-壳结构的SiO_2@DV光子晶体复合膜.测试了SiO_2@DV光子晶体薄膜的反射光谱、循环伏安曲线、多电位紫外吸收光谱、对比度及响应时间等光学、电化学及电致变色性能.结果表明,SiO_2@DV复合光子晶体薄膜的氧化还原能力比DV好,颜色更加艳丽;相比于DV薄膜16%的对比度,该光子晶体薄膜最大对比度达到20%;DV薄膜的着色响应时间和褪色响应时间分别为9.08和6.7 s,而SiO_2@DV光子晶体薄膜的着色响应时间和褪色响应时间分别为8.34和5.41 s,较DV薄膜的着色和褪色响应快.将光子晶体结构引入DV中,可得到性能提高的电致变色材料.     

侧面抽运光参数对DPL激光器增益分布的影响

为了研究侧面抽运固体激光器时激光工作晶体中的增益分布特性,分析了侧面抽运结构特点,采用数值计算方法计算了单向侧面和三向侧面抽运光参数对激光晶体中增益分布的影响.研究结果表明:抽运光束腰半径越小,激光晶体的轴线上增益越大,激光晶体径向增益分布越集中;晶体的吸收系数越小,激光晶体中抽运均匀性就越好,但总的吸收效率下降;在吸收系数和束腰半径过小时,激光晶体不能完全吸收抽运光的能量,抽运光利用率降低;此时在晶体侧面抽运光出射面增镀抽运光的增反射膜,能提高抽运光的能量利用效率.     

表面官能团对硫化锌/碳纳米管复合材料的制备及光致发光光谱性能影响

用含有不同表面官能团的碳纳米管(CNTs),采用回流法制备硫化锌/碳纳米管(ZnS/CNTs)复合光敏材料。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和光致发光光谱(PL)等测试手段对ZnS/CNTs复合材料的形貌、物相和发光性质等进行研究。研究表明:ZnS纳米粒子均匀覆盖在碳管表面,为六方纤锌矿结构。CNTs的尺寸以及表面官能团是影响包覆效果的重要因素;使用直径大于30nm、具有COOH表面官能团的CNTs时,ZnS纳米粒子在碳管表面覆盖比例较高,结晶程度明显优于直径8~15nm、无官能团的CNTs。PL光谱分析表明复合材料的发光峰位于393nm和282nm处,分别归属于俘获态发射和带边缘发射。与相同方法制备的ZnS纳米晶体相比,ZnS/CNTs纳米复合材料出现了7nm的蓝移,且整体发射强度更高。