基于微环谐振器的光学数模转换器

提出并实现了一种基于微环谐振器的2位光学数模转换器,该器件由2个微环谐振器和2个1×2光学分束器构成,该结构可以将一个2位电学数字信号转换成一个光学模拟信号。在SOI晶圆上制备出该光学数模转换器,采用热光效应调制微环谐振器。在输出端口得到光学模拟信号。通过静态光谱测试,确定微环谐振器的驱动电压和工作波长,最终展示了50ksamples/s的动态数模转换结果。     

金刚石NV色心加速度传感效应研究

提出了一种基于金刚石氮空位（NV）色心磁敏感机理的加速度传感方案。永磁体作为质量块,外界加速度使永磁体与NV色心的距离变化,使得作用在金刚石NV色心上的磁场强度发生改变,通过对NV色心电子自旋共振（ESR）荧光信号的分析实现对加速度的检测。实验在沿永磁体轴线方向距表面10mm范围内对加速度效应进行验证。测试得到基于金刚石NV色心的加速度传感可以实现对±0.02g内的加速度进行检测,检测灵敏度为108.31V/g。     

面向微集成的金刚石NV色心与微波天线的一体化

针对金刚石氮空位(NV)色心量子传感器中微波天线体积大、无法与金刚石紧密接触造成天线与金刚石位置不固定、引起传感器灵敏度低的问题,设计了一种将微波天线集成到金刚石NV色心的一体化方法.采用导电性更强的金薄膜作为天线材料,通过高频结构模拟器(HFSS)仿真软件确定天线尺寸.利用微纳加工工艺和磁控溅射技术在金刚石NV色心表...     

半导体微环谐振器及在光学滤波中的应用

半导体微环谐振器结构紧凑、集成度高、功能丰富,是构建超大规模集成光子回路最有潜力的代表之一．目前,它已广泛用于通信滤波器、延迟线、传感器、微激光器和光存储等方面,并成为集成光电子、光通信和光信息处理领域的研究热点．在研究介绍微环谐振器的工作原理基础上,分析了侧向耦合和垂直耦合微环谐振器的优缺点,总结了半导体微环谐振器在无源、有源和可调谐滤波器方面的应用和最新进展．     

基于金刚石NV色心的微角度测量方法

微角度检测在超高精密测量技术中有着重要的作用。研发了一种基于金刚石氮空位(NV)色心的微角度测量方法,其中NV色心作为微角度检测敏感单元,共轴磁铁作为传感单元,由于共轴磁铁和金刚石NV轴之间不同夹角下的磁场强度变化引起金刚石NV色心自旋能级波动,从而使得光学探测磁共振(ODMR)信号漂移,通过闭环频率锁定技术的实时追踪实现微角度的检测。并对微角度测量进行了理论分析和实验测试,理论和实验结果基本一致。同时,通过该方法获得了微角度传感检测的灵敏度为200 mV/deg,分辨率为10 mdeg,系统的等效角度均方根噪声为0.69 mdeg/Hz^1/2。该方法为高灵敏度、高分辨率的微角度检测提供了新的手段,同时实时追踪金刚石多个NV轴,可实现姿态矢量微角度检测。     

基于两个级联微环谐振器的电光导向光学译码器

实现了一种基于两个级联微环谐振器的导向光学译码器,器件利用等离子色散效应调制微环谐振器。制作工艺误差引起的两个微环谐振器谐振波长不一致可以通过微环谐振器上热极进行补偿。码型发生器产生的两个电学信号驱动微环谐振器的PIN结,由四个输出端口的光学信号给出译码结果。通过对器件的静态光谱分析得到工作波长和驱动电压。最终实现了100Mbps的动态译码结果。     

串联微环谐振器的光学特性

根据波导耦合方程,导出了串联微环谐振器的传输矩阵,并分析了环数、环间耦合系数以及损耗对串联微环谐振器输出特性的影响。数值模拟表明,串联微环谐振器具有光子带隙的特征。当环数增加时,通带内满足谐振条件的波长数增加;当环间耦合系数增加时,可使通带带宽加宽;通过适当选择环数和环间耦合系数,可以实现滤波和波分复用(WDM)的功能。选用脉冲宽度为50 ps的高斯型激光脉冲注入微环谐振器,发现当环间耦合系数较小时,出射脉冲相对于入射脉冲具有光学延迟的效果,并且随着环数的增加,延迟时间逐渐增大,而当环间耦合系数较大时,光学延迟效果不明显。     

金刚石车削光学零件新工艺

金刚石车削光学零件是国际上８０年代以来推广应用的一项光学零件加工新工艺。它能加工球面、非球面、平面多面体以及特殊结构的光学零件、特别对军用红外、激光光学零件的加工有重要意义。本文对金刚石车削光学零件工艺发展历史、工作原理、技术特点、加工各类光学零件的技术经济效果以及典型的金刚石车削机床等作简要的叙述。     

金刚石NV色心的制备及应用(特邀)

氮空位(NV)色心是一种具备优良光学性能和自旋特性的金刚石发光缺陷,由于其在超分辨成像技术、量子测量、量子信息等领域的巨大应用前景,近年来吸引了许多科研工作者的关注.目前,人们已经通过多种方法制备浓度和空间位置可控的高品质NV色心,并推动了其在量子传感和量子信息等领域的应用.NV色心的电子自旋哈密顿量与多种物理量有关,...     

微纳光学结构及应用

简短回顾微纳光学的几个重要研究方向,包括光子晶体、表面等离子体光学、奇异材料、负折射、隐身以及亚波长光栅等.微纳光学不仪成为当前科学的热点研究领域,更重要的是,微纳光学是新型光电子产业的发展方向,在光通信、光存储、激光核聚变工程、激光武器、太阳能利用、半导体激光、光学防伪技术等诸多领域,起到了不可替代的作用.     

基于金刚石NV色心的带状线芯片微波场成像

为了满足集成微波器件进行高分辨率微波近场测量的需求,本论文提出了一种基于金刚石氮空位（Nitrogen-Vacancy,NV）色心的微波近场成像技术.该技术可用于查找芯片等集成微波器件的干扰源和信号串扰.此微波近场成像方法采用金刚石NV色心颗粒作为场传感器,其中金刚石颗粒固定在锥形光纤的末端.由于塞曼效应,NV色心的光探测磁共振（Optical Detection Magnetic Resonance,ODMR）谱在外部静磁场环境中会分裂成为8个峰,通过测量共振峰频点的Rabi振荡谱,能够得到Rabi频率,接着通过2.8MHz/Gauss换算得出该处的微波场强度,最后通过将所测得所有数据点进行二维图像处理即可得到所测芯片和集成微波器件的表面微波场近场图像.     

基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件

光学导向逻辑器件是采用光开关网络执行逻辑运算的典型应用,光学网络中每一个开关的状态由施加到该开关的电学布尔信号决定。网络中每一个光开关的操作都是独立于其他光开关的操作,并且操作运算结果以光速在网络中传播。因此,光学导向逻辑器件具有非常高的运行速度,且总延迟非常小。硅基微环谐振器由于其尺寸小、功耗低、与CMOS工艺兼容等特性成为构建光学导向逻辑器件的理想单元器件。基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件很容易实现大规模集成和低成本制备,已经提出并实现的基于硅基微环谐振器的光学导向逻辑器件包括"或/或非"、"与/与非"、"异或/同或"、编码器、译码器和半加器等。回顾了本课题组基于硅基微环谐振器实现的光学导向逻辑器件的研究成果和该领域的最新发展。     

大面积光学级金刚石自支撑膜研究进展

大面积光学级金刚石自支撑膜的制备和加工是近年来在CVD金刚石研究领域的最重要的技术进展之一.综述了北京科技大学近年来在CVD金刚石膜光学应用领域的研究进展.给出了采用高功率直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet) CVD工艺制备大面积光学级金刚石自支撑膜的研究结果, 并报道了对所制备的光学级金刚石自支撑膜的光学、力学(机械)、热学和微波介电性能的最新研究结果.     

微纳结构非线性光学及其全光调控研究进展

随着微纳光子学的提出与发展,在纳米尺度上操纵和控制光子,发展体积更小、速度更快的光子器件,实现全光集成,已成为国际研究前沿和新技术领域竞争的热点。其中以光子晶体、表面等离激元微纳结构为代表的微纳光子学研究及应用在国际上得到了广泛的重视和蓬勃发展,特别是其微纳结构的非线性光学、全光调控与器件的应用研究。本文主要综述了微纳结构增强的光学非线性及其非线性全光调控研究进展。     

金刚石减反射微纳结构制备技术研究进展

高透过率的窗口材料是光电系统高精度和稳定性的重要保障。金刚石材料集优良的光学特性以及高热导率、低热膨胀系数等特性于一身,是性能优异的宽波段窗口材料。但金刚石在可见光及红外波段的高折射率限制了它的进一步应用,构筑减反射微纳结构抑制金刚石表面反射损耗是较为有效的方法之一。本文综述了近年来金刚石减反射微纳结构的研究进展,着重介绍了微纳结构的减反射机理以及激光加工和离子刻蚀两类加工方式的基本原理及工艺条件,总结了两种方式制备的表面微纳结构对金刚石透过率的影响,对比了各类制备技术的优缺点,并简单介绍了金刚石的应用前景,旨在为相关领域的研究人员提供技术参考。     

一种基于金刚石NV色心系综的磁力计

金刚石氮空位(NV)色心系综磁力计的灵敏度受激光激发效率的影响很大。对此通过增加激光与金刚石的接触面积来提高NV色心的激发效率,搭建了共聚焦磁检测系统。建立了NV色心的原子模型,根据其磁检测的原理,可通过光探测磁共振(ODMR)技术来检测外部磁场。沿着金刚石[111]晶向施加静磁场,四个共振峰所对应的微波频率与磁场强度呈现线性关系。因此,可通过检测共振峰的漂移来解算出外部磁场强度。在激光功率50 mW、微波功率23 dBm时,计算得出室温下该磁力计的极限灵敏度达到0.3 nT/Hz1/2,实验测得系统的磁噪声灵敏度为0.2 nT/Hz1/2。通过提高金刚石NV色心激发效率可以进一步提高金刚石磁力计的灵敏度。     

金刚石膜及类金刚石膜的光学应用研究进展

金刚石膜及类金刚石(DLC)膜由于具有宽光谱透过率高、硬度高、摩擦系数小、化学稳定性好等优点,可以作为多种光学材料如硅、锗、玻璃、硫化锌、MgF2,HgCdTe,KCl等的增透/保护膜,起到抗磨损、抗腐蚀、抗潮解和抗氧化的作用.金刚石膜及类金刚石膜已被应用于太阳能硅电池、高功率CO2激光器窗口、潜望镜红外(IR)窗口、飞机前视红外窗口、导弹头罩窗口和宇航探测器等.总结了这一方面的应用和研究进展,展示了金刚石膜及类金刚石膜巨大的优越性与广阔的应用前景.     

Ib型金刚石NV色心系综的制备及磁检测北大核心

弱磁探测在材料科学、基础物理和磁强计等众多领域都具有重要的研究意义。由于金刚石氮空位（NV）色心的弱磁探测兼具高灵敏度与高空间分辨的优点,因此对利用Ib型金刚石NV色心系综进行磁检测的技术进行了研究。通过电子辐照并高温真空退火的方法制备了Ib型金刚石NV色心系综,并对其光致发光光谱进行了测试与分析;利用自主搭建的共聚焦系统成功检测了在不同微波功率作用下的NV色心系综电子自旋共振谱;测试并分析了常温常压中不同磁场条件下的NV色心系综电子自旋共振谱。结果表明,金刚石〈100〉晶轴方向的磁场使得NV色心系综基态的ms=＋1态与ms=-1态的共振峰产生4.053 MHz/Gs的能级分裂,利用此金刚石NV色心系综可实现4.98μT的弱磁检测。