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本發明公開了一種微環波導器件，包括微環諧振腔、直波導、第一支架、第二支架和襯底；其中，第一支架用于支撐直波導，第二支架用于支撐微環諧振腔，以使微環諧振腔與直波導懸空；微環諧振腔與直波導相互耦合；外部注入的光場通過直波導耦合進入微環諧振腔中，滿足微環諧振條件的光場在微環諧振腔中激發出聲場，通過懸空的微環諧振腔將產生的聲場限制在微環諧振腔中進行傳輸，進而產生前向布里淵效應；本發明提供的這種懸空的微環波導器件具有布里

微納米光纖，具有一系列獨特的優點：大的消逝場；高的非線性，極低的損耗；容易彎曲成環等不同的幾何形狀。我校在本應用領域主要研究選擇合適的光纖材料和介質棒材料，探討微納光纖在生物、通信、傳感和激光等領域的應用：優化微納光纖探針的設計，制備低成本的超短的極低損耗的微納光纖探針用于低功率粒子捕獲；制備基于單環諧振器的傳感器；制備基于多環諧振器的應用型器件如高靈敏度微傳感器或者可調諧器件等，探討其它新型的應用。理論上主要研究微納光纖諧振器的線性和非線性特性，對

磷化銦基集成高速光開關芯片

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。

鮮紅斑痣又稱葡萄酒樣痣是一種常見的先天性真皮乳頭層毛細血管擴張畸形，新生兒發病率為0.3%-0.5%，影響全球約2500萬人，65%的患者病灶在30~50歲前產生明顯增生，甚至出現結節且創傷后容易出血，對患者日常活動、社交娛樂和情感方面等生活質量方面可產生輕度到中度的不良影響，并與Sturge-Weber綜合征、青光眼等疾病相關聯。 脈沖染料激光治療療法和血管靶向光動力療法是目前常用的兩種鮮紅斑痣治療方法。脈沖染料激光治療目前被認為是治療鮮紅斑痣的金標準，但其治愈率僅為10-30%，約有20-30%的患者治療無效，并有較高復發率。血管靶向光動力療法但存在有效率高、治愈率低、對粉紅型及增生型患者治療效果不佳、避光周期長等問題。 本技術專利體系將解決鮮紅斑痣治療的劑量控制，通過采用微針、進藥、新型治療光源解決治療過程的精準調控，并獲得短避光周期的效果、低光敏劑用量的效果。 圖1.陣列光動力治療系統原理、樣機及算法流程

微流體數字化技術通過對裸結構的微噴嘴實施脈沖的慣性力，使微量流體在慣性力與黏性力交替作用下實現微流體的脈沖流動，從而實現數字化可控的微量流體的噴射，適用于液體微噴射、粉體微噴射等領域。 成熟度：基于非晶態玻璃材料毛細加工原理，進行了拉制、鍛制、殘余應力熱處理等工序研究，制作了出微納米級的微噴嘴、微管道。以玻璃微噴嘴制備儀為平臺研究了不同拉制參數、鍛制參數對微噴嘴幾何形狀的影響規律。基于微流體脈沖驅動-控制技術，分別采用拉制、鍛制的微噴嘴穩定地制備了均一的微液滴。 微流體

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。

本項目主要開展納微結構體系光子帶隙的設計、納微結構體系的光學非線性效應、光波傳播動力學以及光控光操作應用等方面的研究，發展在介觀尺度下調控光子傳輸行為的新效應、新原理與新技術。已在Physical Review Letters、Optics Letters、Applied Physics Letters和Optics Express等國內外重要學術刊物上發表論文30余篇。其中有關鐵鋯雙摻鈮酸鋰晶體的相關成果被《Science Archived》收錄，有關非傳統偏壓配置條件下各種非線性光子學晶格的制備