【摘要】：微球諧振腔作為一種典型的回音壁模式微腔,擁有極高的品質(zhì)因子(Q值)與極小的模式體積,在新型微光子器件中得到了極其廣泛的應(yīng)用,對(duì)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都是非常理想的平臺(tái)。本文對(duì)化學(xué)方法制備的單二氧化硅微米顆粒中回音壁模式進(jìn)行了相關(guān)的理論與實(shí)驗(yàn)研究,并提出了一種基于單微粒諧振腔的全纖微位移傳感器。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括:介紹了回音壁模式光學(xué)微腔的發(fā)展歷史,主要介紹了回音壁模式微球諧振腔的相關(guān)研究進(jìn)展,理論分析了微球諧振腔中的光場(chǎng)分布,介紹了作為光信號(hào)耦合器的微納光纖相關(guān)原理,并對(duì)耦合系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析與數(shù)值仿真模擬。提出了一種激發(fā)及觀測(cè)單微粒諧振腔中回音壁模式的方案。介紹了這種方法的工作原理,直接基于單微粒附著的微納光纖構(gòu)建了成本低廉、緊湊且相對(duì)穩(wěn)定的耦合系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)了直徑約10.6μm的二氧化硅單微粒諧振腔中的回音壁模式,得到了Q值約450,最大消光比超過(guò)15 dB的透射譜。設(shè)計(jì)制作了基于單微粒諧振腔的全纖微位移傳感器�；谠撐⑶恢械幕匾舯谀Ｊ�,彎曲單模光纖中的雙折射效應(yīng)對(duì)信號(hào)光偏振態(tài)的影響從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微位移的檢測(cè),并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該器件工作性能的可逆性與可重復(fù)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該傳感器最大靈敏度為33.5 dB/mm,測(cè)量分辨率可達(dá)10μm,測(cè)量范圍超過(guò)400μm。
【圖文】：

也就是我們所說(shuō)的回音壁模式�；匾舯谀Ｊ降幕驹硎疽鈭D如圖1-1 所示，我們知道當(dāng)光從高折射率介質(zhì)入射到低折射率介質(zhì)時(shí)并且入射角滿足一定條件時(shí)，光線會(huì)在介質(zhì)交界處發(fā)生全反射�；谶@個(gè)原理，在回音壁模式諧振腔中，由

我們已制備的幾種回音壁模式微腔：(a)微球腔。(b)微管腔。(c)微泡腔。(d)微三維結(jié)構(gòu)的回音壁模式微腔中，微球腔是最簡(jiǎn)單常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。微球光纖錐的尖端制備而成的幾十至幾百微米大小的二氧化硅球型諧振簡(jiǎn)單之外，微球腔的光學(xué)特性也與片上波導(dǎo)微腔有著很大的不同。相比，微球腔能夠激發(fā)出由赤道向、徑向等共同限制的十分復(fù)雜的也具有極小的光學(xué)損耗，因此具有極高的 Q 值(108-1010)，這導(dǎo)致微量密度與極窄的諧振線寬[38]。壁模式微球腔的應(yīng)用模式微腔由于制備材料以及制備方法的不同可以具有不同的形狀、同時(shí)，回音壁模式微腔具有很高的 Q 值以及很小的模式體積，，因此器件的制備中，包括超高靈敏度的應(yīng)力探測(cè)[39, 40]、折射率計(jì)[41, 42]、光波導(dǎo)[45, 46]、濾波器[47]、微腔激光器[48, 49]、溫度傳感器[50]等。同時(shí)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP212;TN751.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張磊;熔錐耦合型球微腔器件的回廊模實(shí)驗(yàn)研究[D];廈門(mén)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2694688