电子注对谐振腔中TM模式谐振频率和电磁场分布的影响

将电子注视为等离子体柱,从填充等离子体柱的谐振腔的物理模型出发,推导了圆柱腔填充中心电子注时TM0m0模式的特征方程,并重点分析了填充电子注的圆柱腔中TM010模式和TM020模式的谐振频率和电磁场分布随等离子频率的变化情况。研究结果表明,随着电子注的等离子体频率不断增大,谐振频率也不断增大,谐振腔内电场和磁场的分布也随之发生改变。当电子注的等离子体频率超过谐振腔的谐振频率时,谐振腔内的电磁场分布将发生很大的变化,出现了电子注内外电场方向相反和趋肤效应等现象。     

电子注对谐振腔中TM模式谐振频率和电磁场分布的影响

将电子注视为等离子体柱,从填充等离子体柱的谐振腔的物理模型出发,推导了圆柱腔填充中心电子注时TM0m0模式的特征方程,并重点分析了填充电子注的圆柱腔中TM010模式和TM020模式的谐振频率和电磁场分布随等离子频率的变化情况。研究结果表明,随着电子注的等离子体频率不断增大,谐振频率也不断增大,谐振腔内电场和磁场的分布也随之发生改变。当电子注的等离子体频率超过谐振腔的谐振频率时,谐振腔内的电磁场分布将发生很大的变化,出现了电子注内外电场方向相反和趋肤效应等现象。     

猫眼激光谐振腔横模选择特性研究

将猫眼逆向器作为激光谐振腔的一个腔镜组成猫眼谐振腔。介绍了猫眼逆向器的结构,阐述了猫眼逆向器中凸透镜和凹面镜的间距改变时猫眼曲率半径的相应变化,并通过有效地控制该间距来选择激光横模,从而保证基横模输出。在激光谐振腔衍射积分方程的基础上,运用牛顿柯特斯数学方法,对不同参量下的猫眼激光谐振腔的横模状况进行分析,得出了各阶横模对应的特征值和功率损耗,计算出保证基横模输出的参量,并与实验对比,得到了一致的结论,为激光器的横模选择和控制提供了一种简便易行的新方法。     

左手介质对谐振腔谐振频率的影响

在谐振腔设计过程中, 谐振腔的品质因数以及谐振频率都是需要考虑的关键因素. 传统的方法是通过减小谐振腔的尺寸或者利用高次模来提高谐振腔的谐振频率, 但是由于两种方法都有其局限性, 导致设计结果并不理想. 通过理论计算与模拟仿真相结合的方法, 对影响谐振腔谐振频率的因素进行分析, 得出了填充介质的材料属性与谐振腔谐振频率的关系. 理论计算显示: 当用“左手介质”作为谐振腔的填充物质时, 可以在不改变谐振腔尺寸的基础上提高谐振频率. 高频结构仿真器(high frequency structure simulator)的仿真数据也证明了以上结果, 从而得出谐振腔的谐振频率可以不受谐振腔尺寸的限制. 相较于传统理论而言, 研究结论有进一步的发展, 为探索和设计新颖的谐振腔提供了理论依据.     

回旋管同轴谐振腔模式的选择

 为了研究回旋管工作模式的选择机理,分析了圆柱波导开放式谐振腔、光滑同轴谐振腔和纵向内开槽同轴谐振腔相应波导的色散特性,进而研究了这些谐振腔内模式竞争的问题。对同轴结构波导色散方程作了相应的数值计算,结果表明,同轴谐振腔利用自身色散曲线与谐振腔内外半径比值的数值关系,能够使在开放式谐振腔内无法工作的高阶模式在其内部稳定工作。最后,以德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研制的同轴回旋管为例,进行了相应的分析计算,结果表明纵向内开槽同轴谐振腔相对于光滑同轴谐振腔更适合高阶模式的稳定工作。     

回旋管同轴谐振腔模式的选择

为了研究回旋管工作模式的选择机理,分析了圆柱波导开放式谐振腔、光滑同轴谐振腔和纵向内开槽同轴谐振腔相应波导的色散特性,进而研究了这些谐振腔内模式竞争的问题。对同轴结构波导色散方程作了相应的数值计算,结果表明,同轴谐振腔利用自身色散曲线与谐振腔内外半径比值的数值关系,能够使在开放式谐振腔内无法工作的高阶模式在其内部稳定工作。最后,以德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研制的同轴回旋管为例,进行了相应的分析计算,结果表明纵向内开槽同轴谐振腔相对于光滑同轴谐振腔更适合高阶模式的稳定工作。     

光纤环形谐振腔的频率锁定及其特性

基于可调分束比的光纤分束器,制作了光纤环形谐振腔并通过调节分束比实现了对光纤环形谐振腔的欠耦合、临界耦合和过耦合的状态控制.实验测量了腔最小反射率与腔损耗之间的关系,获得光纤环形谐振腔的腔内衰减率为κ_0=2π×(1.60±0.03) MHz ,品质因子为Q=(1.10±0.02)×10.8.在此基础上,结合了压电陶瓷拉伸光纤以控制腔长和Pound-Drever-Hall锁频两大技术优势,克服了之前温度反馈控制等方法的反馈带宽窄、噪声大和稳定性差等问题,实现了对光纤环形谐振腔共振频率的快速、灵敏的控制和锁定.结果表明,锁频过程中相位调制功率与相位调制引起腔反射光的强度调制之间的关系为线性关系,进而通过降低相位调制信号的功率以减小相位调制对腔反射光强度调制的影响.当调制功率设定最低为–9 dBm时,光纤环形谐振腔仍能被稳定锁定.该光纤环形谐振腔为其与原子、金刚石色心等发光粒子相互作用的腔量子电动力学实验研究奠定了坚实的基础.     

光纤耦合双微球谐振腔及其模式分裂特性

回音壁模式微腔间耦合引起的模式分裂会导致器件Q值提高,进而提升器件性能.在纤式光纤耦合微球谐振腔作为一种新型的微腔耦合形式,实现了光纤器件集成度和稳定性的提升.提出并研究了基于光纤耦合双微球谐振腔的光纤传感器件,该器件由单模光纤、石英毛细管和两个钛酸钡微球谐振腔构成.双微球谐振腔的回音壁模式相互耦合,激发了模式分裂,谐...     

具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计

基于超材料结构的设计理论,通过长金属线周期阵列和具有Lorentz谐振形式等效介电常数的金属短线的组合可频率选通特性.由不同周期排布和结构尺寸的长金属线和金属短线组合而成的频率选择表面具有不同频段的选通特性.文章提出了双层及单面两种具有极化选择特性的频率选择表面,两种结构均可实现对特定频段TE及TM波选通.具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计为极化滤波器以及极化波产生器的设计提供了借鉴. 关键词： 频率选择表面 超材料 极化选择     

无源空心波导谐振腔横模模式的竞争与转换

本文提出并采用非对角化的分析法研究无源空心波导谐振腔横模模式间的竞争与转换。从计算EH_(1m)类波导本征模在腔内的转换矩阵中发现:在模式的传输过程中,存在着横模模式间的相互转换,而且其互换的能量不相等。在一定的腔设计条件下,会出现高阶横模向低阶横模的能量净流动,这有利于谐振腔横模模式的选择和基模输出功率的提高。     

圆柱定程干涉法声速测量系统的实验测试

研究了圆柱腔体共振频率的测量方法,测试了新建立的声速实验系统,结果显示圆柱共鸣腔具有较高的信噪比,共振频率的测量不确定度小于5×10^-6。采用Ar气（99.999%）标定了声速共鸣腔的有效长度,不确定度为1.8×10^-5。开展了303～333 K下CO₂的气相声速实验研究,实验结果表明,当实验工质具有较高的纯度（>99.995%）时,气相声速的测量精度优于0.01%。     

基于光纤光栅和光纤环形镜的波长选择开关

提出并实验研究了采用压电陶瓷调制的光纤环形镜与光纤光栅结合的新型波长选择性光纤开关,获得了开关动态范围大于16dB、波长选择端口插入损耗小于0.5dB的实验结果.研究表明光纤环形镜干涉臂长的平衡是器件的关键.     

圆镜共焦腔激光横模的传输矩阵法模拟和分析

共焦腔是一般稳定腔的特例,由于等价性,共焦腔中自再现模的振幅分布、损耗和光斑尺寸常常被用于讨论一般稳定腔。为了分析具有大菲涅尔数的圆镜共焦腔,本文利用传输矩阵方法对腔模进行计算和讨论。研究结果表明:传输矩阵方法的结果与Fox-Li积分迭代法的结果一致,并且传输矩阵方法实用于大菲涅尔数共焦腔。     

圆柱定程干涉法声速测量原理与实验系统研制

气相声速是日前可测量的最精确的热物性之一,圆柱定程干涉法是极有应用前景的测量方法.本文分析了圆柱定程干涉法测量气相声速的实验原理,在此基础上研制了一套新的实验系统,由共鸣腔、压力仓、共振频率测量系统、温度和压力测量系统以及数据采集与控制系统组成.实验系统综合考虑了多种非理想因素的影响,提高了共振频率测量的信噪比,降低了...     

柱面光栅色散特性及其应用

基于椭球面光栅理论,提出柱面光栅概念,并对其衍射特性和集光本领进行研究。结果表明：在掠入射条件下凹柱面光栅具有与凹球面光栅相似的衍射特性,但凹柱面光栅可以方便地沿光栅母线方向划分成若干相同部分独立工作,因此,安装水平隔板的掠入射凹柱面光栅单色仪可以用于托卡马克等离子体的真空紫外（VUV）光谱时空分辨测量。     

柱面光栅色散特性及其应用

 基于椭球面光栅理论,提出柱面光栅概念,并对其衍射特性和集光本领进行研究。结果表明：在掠入射条件下凹柱面光栅具有与凹球面光栅相似的衍射特性,但凹柱面光栅可以方便地沿光栅母线方向划分成若干相同部分独立工作,因此,安装水平隔板的掠入射凹柱面光栅单色仪可以用于托卡马克等离子体的真空紫外（VUV）光谱时空分辨测量。     

Field Analysis of Pillbox Resonator with Radiation Loss Utilizing Finite-Element Beam Propagation Method Formulation

To deal with the radiation from an axially symmetric pillbox resonator embedded in LiNbO₃ substrate, an eigenvalue equation is derived from the expression of the finite-element beam propagation method in a cylindrical coordinate system. By solving the eigenvalue equation iteratively, the field distributions and the angular phase constants of the pillbox resonator are evaluated. The iterative scheme of solving the eigenvalue equation is an extension of our previous direct solution method which was described for a lossless case. The results obtained by this method are compared with those obtained analytically, and excellent agreement is found.     

集成光学TM模偏振器的制作

用扩钛和质子交换相结合的方法在ｘ切ｙ传ＬｉＢｎＯ３衬底上制成了ＴＭ模集成光波导偏振器。质子交换区位于扩钛波导的末端两侧。在质子交换区域Δｎｅ〉０，Δｎ０〈０，因此ＴＥ模辐射进入衬底。偏振器工作于１．３μｍ波长，消光比优于４７ｄＢ，光纤０－波导－光纤插入损耗３．５ｄＢ。     

角锥棱镜和柱面镜的技术表述与检测

针对近年来应用颇多的两种较特殊的光学元件——角锥棱镜和柱面（透）镜技术表述的不同形式，为使之逐渐趋于规范和统一，参照国外现行的一些技术要求以及国内公司几年来实施的具体事例，给出若干说明、建议、指标和数据处理方法，尤其推荐用光束平行差的均方差来替代最大光束平行差的指标，是评定角锥棱镜技术特性中一项关键的新指标。     

激光陀螺谐振腔横模特征的测量与分析

为了判定被测激光的模式特征,基于激光的频率特性,提出了一种测量激光陀螺谐振腔横模特征的方法.利用F-P扫描干涉仪,可以实时在线测量激光模式分布特性,该方法以已知F-P扫描干涉仪的频率间隔和扫频速度为比例尺,将难以测量的横模频率间隔转化为易于测量的时间间隔,通过测量从扫描干涉仪给出的谱图,计算出不同横模的频率间隔与纵模间隔的比例系数,并与该陀螺的理论比例系数进行比较,从而实现对激光陀螺谐振腔横模特征的精确判定.通过对某型环形激光谐振腔的测量实验,得到了该陀螺模式特征随着工作电流大小变化的规律:随着放电电流的增加,激光陀螺腔内所振荡的横模由单一的基模逐渐转变为基模和高阶模的混合模,并准确地判定出该谐振腔横模特征,其测量结果与理论结果误差小于2%.利用该方法横模频率间隔测量准确度可达1 MHz,重复性可达0.4 MHz.