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北京大學(xué)物理學(xué)院“科技部極端光學(xué)創(chuàng)新研究團隊”肖云峰研究員和龔旗煌院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁模式光學(xué)微腔，極大地增強了表面對稱性破缺誘導(dǎo)的非線性光學(xué)效應(yīng)，得到的二次諧波轉(zhuǎn)換效率提升了14個數(shù)量級。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然?光子學(xué)》(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(yīng)示意圖；右圖：光學(xué)微腔增強表面非線性效應(yīng)。 二階非線性光學(xué)效應(yīng)是現(xiàn)代光學(xué)研究與應(yīng)用中最基本、最重要的非線性光學(xué)過程之一，被廣泛地用于實現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、光學(xué)調(diào)制和量子光源等。由于結(jié)構(gòu)反演對稱性的限制，常用的硅基光子學(xué)材料往往不具備二階非線性電偶極響應(yīng)。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(dǎo)出二階非線性光學(xué)響應(yīng)。然而，傳統(tǒng)的表/界面非線性光學(xué)研究存在兩個重要挑戰(zhàn)：一是非線性轉(zhuǎn)換效率極低，即使在高強度的脈沖光激發(fā)下也僅能產(chǎn)生極少量的二階非線性光子；二是體相電四極響應(yīng)嚴重地干擾表面對稱性破缺誘導(dǎo)的非線性信號分析。 該項工作中，北京大學(xué)課題組利用超高品質(zhì)因子回音壁光學(xué)微腔極大增強光與物質(zhì)相互作用的優(yōu)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(fā)揮微腔“雙增強”效應(yīng)，研究人員發(fā)展了一種動態(tài)相位匹配方法，利用光學(xué)微腔中熱效應(yīng)和光學(xué)克爾效應(yīng)的相位調(diào)制，高效地實現(xiàn)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(zhuǎn)換效率達0.049% W-1，相比傳統(tǒng)表面非線性光學(xué)，該效率增強了14個數(shù)量級。左圖：實驗獲得的激發(fā)光和二次諧波光譜圖；右圖：動態(tài)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(dǎo)的非線性信號，排除了體相電四極響應(yīng)的干擾。這種表面對稱性破缺誘導(dǎo)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(jié)構(gòu)、排布、吸收等物理與化學(xué)性質(zhì)，為表面科學(xué)研究與應(yīng)用提供了一個全新的物理平臺；同時，該項研究發(fā)展的動態(tài)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(xué)諧振腔中，有望在非線性集成光子學(xué)中發(fā)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(xué)，現(xiàn)分別在美國加州理工學(xué)院應(yīng)用物理系和北京大學(xué)物理學(xué)院攻讀博士學(xué)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(xué)仇成偉教授和王卓博士、清華大學(xué)劉玉璽教授、圣路易斯華盛頓大學(xué)楊蘭教授等。 研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心和極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。

高性能的相干光源是基礎(chǔ)光物理研究和集成光子學(xué)應(yīng)用的關(guān)鍵前提之一。近年來，具有超高品質(zhì)因子的回音壁模式光學(xué)微腔已經(jīng)成為研究各種新型高效光源的重要平臺，實驗上已經(jīng)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(xué)頻率梳等。然而，回音壁微腔模式存在的固有手征對稱性導(dǎo)致腔中激光場通常是等強度相向傳輸?shù)?，嚴重阻礙了諸多光子學(xué)器件應(yīng)用的發(fā)展，例如單向光發(fā)射、全光寄存器和非互易光傳輸?shù)取Ｆ瘢@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(xué)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(tài)調(diào)控其出射性質(zhì)，且對諧振腔的形狀設(shè)計和工藝制備要求較高。

XM-SQ三腔兩囊管操作訓(xùn)練模型 ? 功能特點： ■ XM-SQ三腔兩囊管操作訓(xùn)練模型為成人年男性整體人，解剖標志明顯，具有真實的內(nèi)臟器官。 ■ 關(guān)節(jié)靈活，可實現(xiàn)多種體位。 ■ 采用高分子材料制成，環(huán)保無污染，膚質(zhì)仿真度高。 ■ 進行三腔兩囊管壓迫術(shù)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(shù)。 ■ 瞳孔示教：一側(cè)瞳孔散大、一側(cè)瞳孔正常。 ■ 頸動脈搏動可根據(jù)模擬病情進行示教。 ■ 導(dǎo)尿術(shù)：設(shè)有可互換的男女生殖器，正確操作可導(dǎo)出模擬尿液。 ■ 靜脈注射：可選擇不同類型的穿刺針進行訓(xùn)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(xí)。 ■ 靜脈注射手臂及肌肉、皮下注射模塊可更換。

相關(guān)專利提出了一種新型的雙腔微導(dǎo)管，用于冠脈介入治療時輔助導(dǎo)絲到位

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)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(fā)射體的強耦合很少被報道。論文通過精心設(shè)計光學(xué)模式，將金屬納腔置于金屬或者介質(zhì)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(yīng)，可極大地增強單個量子發(fā)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(shù)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(dǎo)入到集成芯片上。

光學(xué)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(fā)揮了極為重要的作用。近年來，一種基于光學(xué)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(yōu)勢，大大拓寬了傳統(tǒng)桌面級精密光源的應(yīng)用場景。目前，這種芯片級光梳已在超快激光雷達、光學(xué)頻率合成、大容量相干光通信和精密光譜學(xué)等方向上展現(xiàn)了巨大潛力，因而對基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)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(xué)原子鐘、類地行星探尋、生物成像等重要領(lǐng)域的進一步應(yīng)用。

自發(fā)對稱性破缺是指物理系統(tǒng)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(tài)，它是很多相變過程和非互易系統(tǒng)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(fā)對稱性破缺的著名例子。回音壁模式光學(xué)微腔由于其固有的旋轉(zhuǎn)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(zhì)因子和很小的模式體積，可以極大地增強光和物質(zhì)的相互作用，是研究對稱性物理和非線性光學(xué)的理想平臺。研究團隊利用光學(xué)克爾效應(yīng)，使微腔中相向傳播、相等強度的行波光場之間發(fā)生交叉相位調(diào)制，從而產(chǎn)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(diào)制為零，使得系統(tǒng)中原本的對稱狀態(tài)不再穩(wěn)定，自發(fā)地分裂為兩個非對稱的狀態(tài)，實現(xiàn)了光場的自發(fā)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(fā)芯片上圓形微腔中的超高品質(zhì)因子回音壁模式。當(dāng)輸入光功率很小時，系統(tǒng)狀態(tài)保持原本的對稱性，表現(xiàn)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(yīng)引起的非線性耦合強度隨之變大，當(dāng)功率達到一定閾值（百微瓦量級）之后，系統(tǒng)會隨機地進入一個順時針傾向或逆時針傾向的狀態(tài)，表現(xiàn)為自發(fā)對稱性破缺。實驗上，每個破缺狀態(tài)中行波強度之比超過了20:1，實驗數(shù)據(jù)與嚴格理論解析結(jié)果吻合。

本發(fā)明涉及流體撞擊腔，本發(fā)明的流體撞擊腔，包括管體和管體內(nèi)的 孔道；其中：管體內(nèi)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(shè)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(fā)明優(yōu)點在于：采用進料管、諧振管、緩沖管、分流

二階非線性光學(xué)效應(yīng)是現(xiàn)代光學(xué)研究與應(yīng)用中最重要的非線性光學(xué)過程之一。由于結(jié)構(gòu)反演對稱性的限制，常用的硅基光子學(xué)材料往往不具備二階非線性電偶極響應(yīng)。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(dǎo)出二階非線性光學(xué)響應(yīng)。然而，傳統(tǒng)的表非線性光學(xué)效應(yīng)轉(zhuǎn)換效率極低，且體相電四極響應(yīng)嚴重地干擾表面對稱性破缺誘導(dǎo)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(zhì)因子回音壁光學(xué)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(fā)展了一種動態(tài)相位匹配方法，利用光學(xué)微腔中熱效應(yīng)和光學(xué)克爾效應(yīng)的相位調(diào)制，高效地實現(xiàn)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(zhuǎn)換效率相比傳統(tǒng)表面非線性光學(xué)增強了14個數(shù)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(dǎo)的非線性信號，排除了體相電四極響應(yīng)的干擾。

本發(fā)明公開了一種基于注入種子光的光學(xué)微腔光頻梳產(chǎn)生裝置 及產(chǎn)生方法，包括泵浦激光、第一光放大器、第一分束器、光纖環(huán)、 光濾波器、合束器和光學(xué)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(huán)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(huán)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(xué)微腔的輸入端連接至所述合束器