在现代光学技术中,如何高效地控制和增强光场一直是科学家们追求的目标。
近期,课题组提出了一种基于变换光学的新型光学微腔设计,
研究成果“连续可调共振频率的稳定共形平面腔”
在《Optics and Laser Technology》期刊上发表。
这种创新设计不仅实现了光场的高度稳定性和高品质因子,
还解决了传统光学腔体在集成化和频率调节方面的难题。
什么是“共形平面腔”?
传统光学微腔通常分为平面腔和凹形腔两类:平面腔结构简单,便于制造,
但对光的反射角度和腔体的镜面对齐极为敏感,稳定性较差。
凹形腔能够提供更高的稳定性和品质因子,但其弯曲的镜面结构不利于集成到微芯片上。
共形平面腔通过“变换光学”技术,将凹形腔的光学特性“平铺”到平面腔上,
实现了两者的结合。这种设计在几何形状上是平面的,
但对于光波而言却表现得如同凹形腔一样稳定。
科技亮点:
1.高品质因子和小模态体积:
品质因子(Q因子)是衡量光学腔性能的关键指标,代表腔体储存能量的能力。
研究团队通过精确设计腔内填充的梯度折射率材料,使得共形平面腔的Q因子大幅提高,
达到了传统平面腔的6.39倍,甚至接近凹形腔的表现。
2.连续可调的共振频率:
许多光学腔体的共振频率固定,调整起来极为复杂。
而共形平面腔仅通过简单地改变腔体长度,即可实现连续调节。
这一突破为光学传感器和滤波器的设计带来了更大的灵活性。
3.易于集成:
由于其平面化设计,这种腔体可以方便地与其他光学、电子和机械系统整合,
特别适用于芯片级光学集成系统,推动了光子学领域的进一步发展。
“Stabilized conformal planar cavity with continuous adjustable resonant
frequency,” Optics & Laser Technology 181, 111707 (2025).