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北京大學物理學院“科技部極端光學創新研究團隊”肖云峰研究員和龔旗煌院士領導的課題組利用超高品質因子回音壁模式光學微腔，極大地增強了表面對稱性破缺誘導的非線性光學效應，得到的二次諧波轉換效率提升了14個數量級。相關研究成果在線發表在《自然?光子學》(Nature Photonics)上，文章題為“Symmetry-breaking-induced nonlinear optics at a microcavity surface”。左圖：表面二次諧波效應示意圖；右圖：光學微腔增強表面非線性效應。 二階非線性光學效應是現代光學研究與應用中最基本、最重要的非線性光學過程之一，被廣泛地用于實現頻率轉換、光學調制和量子光源等。由于結構反演對稱性的限制，常用的硅基光子學材料往往不具備二階非線性電偶極響應。借助材料的表面或界面，這種反演對稱性可以被打破，進而誘導出二階非線性光學響應。然而，傳統的表/界面非線性光學研究存在兩個重要挑戰：一是非線性轉換效率極低，即使在高強度的脈沖光激發下也僅能產生極少量的二階非線性光子；二是體相電四極響應嚴重地干擾表面對稱性破缺誘導的非線性信號分析。 該項工作中，北京大學課題組利用超高品質因子回音壁光學微腔極大增強光與物質相互作用的優勢，在二氧化硅微球腔中獲得了高亮度的二次諧波和二次和頻信號。為了充分發揮微腔“雙增強”效應，研究人員發展了一種動態相位匹配方法，利用光學微腔中熱效應和光學克爾效應的相位調制，高效地實現了基波和諧波信號同時與微腔模式共振。實驗上獲得的二次諧波轉換效率達0.049% W-1，相比傳統表面非線性光學，該效率增強了14個數量級。左圖：實驗獲得的激發光和二次諧波光譜圖；右圖：動態相位匹配過程二次諧波功率變化。 研究人員進一步通過對基波偏振和二次諧波模式場分布的測量分析，成功提取得到只有表面對稱性破缺誘導的非線性信號，排除了體相電四極響應的干擾。這種表面對稱性破缺誘導的非線性信號有望作為一種超高靈敏度的無標記“探針”，用來檢測和研究材料表面分子的結構、排布、吸收等物理與化學性質，為表面科學研究與應用提供了一個全新的物理平臺；同時，該項研究發展的動態相位匹配機制具有普適性，可進一步推廣到不同材料、不同形狀的光學諧振腔中，有望在非線性集成光子學中發揮重要作用。 研究論文的共同第一作者是張雪悅和曹啟韜同學，現分別在美國加州理工學院應用物理系和北京大學物理學院攻讀博士學位，通訊作者為肖云峰研究員。論文合作者包括新加坡國立大學仇成偉教授和王卓博士、清華大學劉玉璽教授、圣路易斯華盛頓大學楊蘭教授等。 研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心和極端光學協同創新中心等的支持。

高性能的相干光源是基礎光物理研究和集成光子學應用的關鍵前提之一。近年來，具有超高品質因子的回音壁模式光學微腔已經成為研究各種新型高效光源的重要平臺，實驗上已經獲得了包括宇稱-時間反演對稱激光、軌道角動量激光和微腔光學頻率梳等。然而，回音壁微腔模式存在的固有手征對稱性導致腔中激光場通常是等強度相向傳輸的，嚴重阻礙了諸多光子學器件應用的發展，例如單向光發射、全光寄存器和非互易光傳輸等。迄今，要獲得具有單向性的回音壁微腔手征激光，通常需要直接打破光學諧振腔的幾何手征對稱性。這種方法得到的激光方向性是固定的，難以動態調控其出射性質，且對諧振腔的形狀設計和工藝制備要求較高。

XM-SQ三腔兩囊管操作訓練模型 ? 功能特點： ■ XM-SQ三腔兩囊管操作訓練模型為成人年男性整體人，解剖標志明顯，具有真實的內臟器官。 ■ 關節靈活，可實現多種體位。 ■ 采用高分子材料制成，環保無污染，膚質仿真度高。 ■ 進行三腔兩囊管壓迫術操作，可模擬胃底靜脈出血，進行正確操作后，可有效止血。 ■ 鼻飼：操作正確可抽出模擬胃液。 ■ 洗胃術。 ■ 瞳孔示教：一側瞳孔散大、一側瞳孔正常。 ■ 頸動脈搏動可根據模擬病情進行示教。 ■ 導尿術：設有可互換的男女生殖器，正確操作可導出模擬尿液。 ■ 靜脈注射：可選擇不同類型的穿刺針進行訓練，操作穿刺時有落空感，穿刺正確后可有回血，并可進行輸液等練習。 ■ 靜脈注射手臂及肌肉、皮下注射模塊可更換。

相關專利提出了一種新型的雙腔微導管，用于冠脈介入治療時輔助導絲到位

隨著納米技術的發展，光學腔的尺寸越來越小，甚至可以達到亞波長尺度或者納米尺度，同時伴隨著非常局域的電場。由于金屬的損耗以及低的收集效率，單個表面等離激元納腔和單個量子發射體的強耦合很少被報道。論文通過精心設計光學模式，將金屬納腔置于金屬或者介質納米線提供的一維的電磁真空背景中，通過一維電磁背景強局域效應，可極大地增強單個量子發射體和金屬納腔的相互作用。理論指出在疏逝的電磁背景下，納米間隙中的耦合系數可以達到真空中的4.2倍，同時熒光收集效率可提高到47%。此外，這個體系輻射出的光子，還可以通過納米線的一維倏逝波導入到集成芯片上。

光學頻率梳是具有確定梳齒頻率間隔的光頻標尺，在精密測量中發揮了極為重要的作用。近年來，一種基于光學微腔的新型芯片級光梳取得了突破性進展，其具備體積小、功耗低、精度高等優勢，大大拓寬了傳統桌面級精密光源的應用場景。目前，這種芯片級光梳已在超快激光雷達、光學頻率合成、大容量相干光通信和精密光譜學等方向上展現了巨大潛力，因而對基礎研究和產業應用都具有重要意義。然而，單個微腔光梳能夠覆蓋的光譜范圍往往被色散以及收集效率限制，從而阻礙了其在光學原子鐘、類地行星探尋、生物成像等重要領域的進一步應用。

自發對稱性破缺是指物理系統保持原本的對稱性，而其卻選擇了另一種不具備對稱性的狀態，它是很多相變過程和非互易系統的基本原理，例如，弱相互作用的宇稱不守恒和希格斯機制均是自發對稱性破缺的著名例子。回音壁模式光學微腔由于其固有的旋轉對稱性，可以支持一對簡并的沿順時針和逆時針傳播的行波模式；同時，它具有超高的品質因子和很小的模式體積，可以極大地增強光和物質的相互作用，是研究對稱性物理和非線性光學的理想平臺。研究團隊利用光學克爾效應，使微腔中相向傳播、相等強度的行波光場之間發生交叉相位調制，從而產生了非線性耦合。因此，通過控制輸入光強可以將這對行波場之間的等效耦合強度調制為零，使得系統中原本的對稱狀態不再穩定，自發地分裂為兩個非對稱的狀態，實現了光場的自發對稱性破缺。采用具有相同強度和偏振的雙向輸入光，來激發芯片上圓形微腔中的超高品質因子回音壁模式。當輸入光功率很小時，系統狀態保持原本的對稱性，表現為順時針和逆時針行波場的強度相等；隨著輸入光功率的增強，由交叉克爾效應引起的非線性耦合強度隨之變大，當功率達到一定閾值（百微瓦量級）之后，系統會隨機地進入一個順時針傾向或逆時針傾向的狀態，表現為自發對稱性破缺。實驗上，每個破缺狀態中行波強度之比超過了20:1，實驗數據與嚴格理論解析結果吻合。

本發明涉及流體撞擊腔，本發明的流體撞擊腔，包括管體和管體內的 孔道；其中：管體內的孔道是由依次前后連接的進料管、 諧振管、 緩沖管、 分流管、撞擊管、射流管、交流管和出料管組成；進料管和出料管分別與 外界相通；諧振管直徑大于進料管和緩沖管的直徑；緩沖管與撞擊管之間 設置有堵塊，堵塊上下對稱開有細小的槽管形成分流管；射流管的直徑小 于變流管和出料管的直徑。 本發明優點在于：采用進料管、諧振管、緩沖管、分流

二階非線性光學效應是現代光學研究與應用中最重要的非線性光學過程之一。由于結構反演對稱性的限制，常用的硅基光子學材料往往不具備二階非線性電偶極響應。借助材料的表面或界面，這種反演對稱性可以被打破，進而誘導出二階非線性光學響應。然而，傳統的表非線性光學效應轉換效率極低，且體相電四極響應嚴重地干擾表面對稱性破缺誘導的非線性信號分析。在本項研究工作中，課題組人員利用超高品質因子回音壁光學微腔在實驗上獲得了高亮度的二次諧波和二次和頻信號。研究人員發展了一種動態相位匹配方法，利用光學微腔中熱效應和光學克爾效應的相位調制，高效地實現了基波和諧波信號同時與微腔模式共振，實驗上獲得的二次諧波轉換效率相比傳統表面非線性光學增強了14個數量級。研究人員進一步通過對基波偏振和二次諧波模式場分布的測量分析，成功提取得到只有表面對稱性破缺誘導的非線性信號，排除了體相電四極響應的干擾。

本發明公開了一種基于注入種子光的光學微腔光頻梳產生裝置 及產生方法，包括泵浦激光、第一光放大器、第一分束器、光纖環、 光濾波器、合束器和光學微腔；第一放大器的輸入端連接泵浦激光， 分束器的輸入端連接至第一放大器的輸出端；光纖環的一端連接至分 束器的第二輸出端，光濾波器的輸入端連接至光纖環的另一端，合束 器的第一輸入端連接至分束器的第一輸出端，合束器的第二輸入端連 接至光濾波器的輸出端，光學微腔的輸入端連接至所述合束器