發(fā)布時(shí)間：2020-06-17 01:35

【摘要】：我們知道天壇內(nèi)聲音可以沿其內(nèi)壁傳播很遠(yuǎn)的距離,同樣的,短波長的光子也可以在回音壁模微腔的內(nèi)表面通過全內(nèi)反射的方式沿著赤道面?zhèn)鞑ァ．?dāng)光波沿著WGM微腔環(huán)行一周的光程等于腔內(nèi)光子波長的整數(shù)倍時(shí),光可以在微腔內(nèi)形成穩(wěn)定諧振。正是微腔的這種超強(qiáng)的光場限制能力,輔于相對較小的模式體積,使得在低功率的泵浦耦合下光與物質(zhì)相互作用能夠大大增強(qiáng),因此微腔在非線性光學(xué)、微型傳感和超窄線寬濾波等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文主要提出高Q石英微球腔在位移傳感和窄線寬反射濾波方面的應(yīng)用,嘗試?yán)梦⑶虍a(chǎn)生的布里淵激光進(jìn)行位移傳感,利用高Q微腔的窄線寬反射濾波功能實(shí)現(xiàn)單頻調(diào)Q光纖激光器。主要研究工作如下:(1)理論上模擬分析了金屬干擾物對微腔諧振模式的影響基于時(shí)域有限差分電磁場模擬方法,研究分析了金屬對微腔諧振模式的干擾影響,包括二維金屬位移干擾與三維金屬位移干擾。分別改變金屬形態(tài)(金屬與微腔諧振接觸面積)模擬了兩者不同距離時(shí)微腔諧振模式的場分布、Q值以及諧振波長的變化,結(jié)果顯示:(1)金屬干擾物對微腔諧振模式有“壓縮”作用,臨近金屬的部位場強(qiáng)度明顯減弱;(2)隨著金屬的靠近,表面等離子體引發(fā)的損耗增加,微腔Q值有所下降;(3)隨著金屬靠近,高Q諧振模式向短波方向移動(dòng)(藍(lán)移),且隨著金屬與場接觸面積增大,藍(lán)移效果越明顯。(2)一種新型的微球腔封裝方法及布里淵位移傳感的實(shí)驗(yàn)研究提出一種新的封裝方法,將光纖錐與微球腔固定在同一個(gè)“U”型片上,只將微球腔的光纖柄部分用紫外固化膠固定而不會破壞腔錐耦合,因此對耦合系統(tǒng)Q值影響很小。將耦合系統(tǒng)放在干凈的塑料盒中,盡量避免受到外界環(huán)境干擾與污染。另外,在理論模擬的金屬探針對微腔場分布的干擾影響的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)研究了金屬探針對微球腔中布里淵激光的影響。由石英微球腔中布里淵激光器的熱學(xué)特性可知,波長藍(lán)移將導(dǎo)致激光輸出功率的增加,因此當(dāng)金屬探針的靠近微球腔時(shí),實(shí)驗(yàn)上觀察到布里淵激光功率增大,實(shí)驗(yàn)上得到了理論預(yù)測的結(jié)果,為微激光器的位移傳感提供可實(shí)現(xiàn)方案。(3)利用微球腔作為反射鏡以及窄線寬濾波器實(shí)現(xiàn)了單頻被動(dòng)調(diào)Q光纖激光器實(shí)驗(yàn)研究了將微球腔作為光纖環(huán)形腔的反射鏡實(shí)現(xiàn)單頻被動(dòng)調(diào)Q激光器,采用摻鉺光纖作為增益介質(zhì)、碳納米管作為可飽和吸收體、利用微腔的窄線寬反射及濾波作用實(shí)現(xiàn)了波長1549.02nm的穩(wěn)定單頻調(diào)Q激光,重復(fù)頻率變化范圍為156.25kHz-316.46kHz,最窄脈寬為0.4μs,單頻激光的基頻信噪比SNR高達(dá)49dB,說明此單頻激光處于高穩(wěn)定狀態(tài),激光線寬低于50kHz。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248
【圖文】：

制備的光學(xué)微球腔，容易獲得極氋的品質(zhì)因子在低閾值或單頻激光器，光學(xué)逡逑非線性和光學(xué)傳感等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，本文圍繞光學(xué)微球腔展開其應(yīng)用研究。逡逑圖１．１邋Ｕ）第一臺紅寶石激光器；（ｂ）微腔內(nèi)單個(gè)量子調(diào)控實(shí)驗(yàn)裝置示圖。逡逑１．２光學(xué)微腔的分類及ＷＧＭ微腔的應(yīng)用逡逑１．２．１光學(xué)微腔的分類逡逑根據(jù)微諧振腔對光的不同限制機(jī)理，可分為法布里－拍羅（Ｆａｂｒｙ－ＰＳｒｏｔ，Ｆ－Ｐ）逡逑型微腔、光子晶體（ＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌ，ＰＣ）型微腔、回音壁模（ＷｈｉｓｐｅｒｉｎｇＧａｌｌｅｒｙ逡逑Ｍｏｄｅ，ＷＧＭ）微腔。圖１．２為典型的Ｆ－Ｐ和ＰＣ型微腔結(jié)構(gòu)圖。逡逑ｊ邋ｐｈｏｔｏｎ邋Ａ逡逑Ｉ邋１邋霪邐：逡逑ｑｕａｎｔｕｍ逡逑ｄ￡）ｔ邋■邋＂逡逑—ｍ逡逑圖１．２圖（ａ）為一種典型的Ｆ－Ｐ型微腔；圖（ｂ）為一種典型的ＰＣ型微腔。逡逑（１）邋Ｆ－Ｐ型微腔：法布里－珀羅（Ｆａｂｒｙ－Ｐ６ｒｏｔ，Ｆ－Ｐ）光學(xué)諧振腔簡稱Ｆ－Ｐ腔，逡逑是激光領(lǐng)域中最常見的一種腔體，大多的固體激光器和半導(dǎo)體激光器均都懫用這逡逑種腔結(jié)構(gòu)，在光學(xué)微腔中也是最早開始研究的，它通常是由兩個(gè)相對放置的鏡片逡逑２逡逑

根據(jù)微諧振腔對光的不同限制機(jī)理，可分為法布里－拍羅（Ｆａｂｒｙ－ＰＳｒｏｔ，Ｆ－Ｐ）逡逑型微腔、光子晶體（ＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌ，ＰＣ）型微腔、回音壁模（ＷｈｉｓｐｅｒｉｎｇＧａｌｌｅｒｙ逡逑Ｍｏｄｅ，ＷＧＭ）微腔。圖１．２為典型的Ｆ－Ｐ和ＰＣ型微腔結(jié)構(gòu)圖。逡逑ｊ邋ｐｈｏｔｏｎ邋Ａ逡逑Ｉ邋１邋霪邐：逡逑ｑｕａｎｔｕｍ逡逑ｄ￡）ｔ邋■邋＂逡逑—ｍ逡逑圖１．２圖（ａ）為一種典型的Ｆ－Ｐ型微腔；圖（ｂ）為一種典型的ＰＣ型微腔。逡逑（１）邋Ｆ－Ｐ型微腔：法布里－珀羅（Ｆａｂｒｙ－Ｐ６ｒｏｔ，Ｆ－Ｐ）光學(xué)諧振腔簡稱Ｆ－Ｐ腔，逡逑是激光領(lǐng)域中最常見的一種腔體，大多的固體激光器和半導(dǎo)體激光器均都懫用這逡逑種腔結(jié)構(gòu)，在光學(xué)微腔中也是最早開始研究的，它通常是由兩個(gè)相對放置的鏡片逡逑２逡逑

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本文編號：2716887