【摘要】：回音壁模式(whispering gallery mode,WGM)微腔由于其高品質(zhì)因子和小模式體積,能極大地增強(qiáng)腔內(nèi)光場和物質(zhì)的相互作用,在微納光學(xué)領(lǐng)域受到了研究人員很大的關(guān)注,并且被廣泛地應(yīng)用在高靈敏度傳感、低閾值激光器、非線性光學(xué)等領(lǐng)域。近年來,隨著WGM微腔理論和應(yīng)用研究的不斷深入,研究人員逐漸把各種新型的技術(shù)和傳統(tǒng)的物理現(xiàn)象與WGM微腔結(jié)合,從理論和應(yīng)用的層面對各種不同類型的WGM微腔進(jìn)行了更加廣泛深入的探究。而在這些工作中,由于與傳統(tǒng)對稱洛倫茲(Lorentz)線形的WGM共振譜線的區(qū)別,微腔中非對稱線形的法諾(Fano)共振譜線受到了人們很大的關(guān)注。本論文研究了基于錐形WGM微腔的Fano共振。本論文的工作具體有以下兩個(gè)方面:(1)首次從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了光纖錐耦合錐形WGM微腔中的振蕩型Fano共振譜。在理論上,我們建立了光纖錐和錐形微腔的耦合理論模型,并基于該耦合模型得到了耦合微腔的振蕩型透射譜。該振蕩型透射譜來自耦合區(qū)域從微腔耦合到光纖錐的離散光場(耦合場)和直接通過光纖錐的背景連續(xù)光場(透射場)的干涉。我們引入Fano參數(shù)表征耦合場與透射場的復(fù)振幅之比,通過改變Fano參數(shù)即可得到動(dòng)態(tài)的Fano共振譜線。在實(shí)驗(yàn)中,我們通過連續(xù)改變耦合區(qū)域光纖錐的尺寸從而改變Fano參數(shù),得到了動(dòng)態(tài)的Fano共振譜。該動(dòng)態(tài)Fano共振譜與理論曲線非常吻合。(2)首次在應(yīng)用層面探索了錐形微腔中振蕩型Fano共振譜的實(shí)際應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中我們通過調(diào)節(jié)耦合區(qū)域錐形微腔的尺寸,證明了其共振譜的波長可調(diào)性。我們還通過直徑約1微米的細(xì)光纖錐耦合,得到了向上峰形的帶通型透射譜。這個(gè)波長可調(diào)諧的帶通型透射譜可以被應(yīng)用于激光的可調(diào)諧帶通濾波�；谠摬ㄩL可調(diào)諧的帶通型透射譜,我們把細(xì)光纖錐耦合錐形微腔作為可調(diào)諧帶通光學(xué)濾波器,并且把它應(yīng)用在光纖激光器中,實(shí)現(xiàn)了波長線性連續(xù)可調(diào)的激光輸出。
【圖文】：

光學(xué)微腔分為三種類型⑴：法布里－帕羅（Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ，Ｆ－Ｐ）微腔、光子晶體逡逑（ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌ）微腔以及回音壁模式（ｗｈｉｓｐｅｒｉｎｇ邋ｇａｌｌｅｒｙ邋ｍｏｄｅ，邋ＷＧＭ）微腔，逡逑相應(yīng)的結(jié)構(gòu)如圖１－１所示。圖１－１給出了這三種光學(xué)微腔的品質(zhì)因子Ｑ和模式體逡逑積Ｖ。品質(zhì)因子Ｑ是腔內(nèi)所儲(chǔ)存能量與每個(gè)光學(xué)周期耗散能量的比值，它表征逡逑了光學(xué)微腔的損耗。模式體積Ｖ是腔內(nèi)光的總能量與能量密度最大值的比值，逡逑它表征了光場空間分布的大小。逡逑Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ邐Ｗｈｉｓｐｅｒｉｎｇ邋ｇａｌｌｅｒｙ邐Ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌ逡逑Ｍ邐，痛邋？？逡逑ＯｒＺＯｄＯ邐Ｑ：邋１２，０００邐Ｑｕｆ．ｖ：邋７，０００邐Ｑ：邋１３，０００逡逑Ｖ：邋５邋（Ｘ／ｎ）３邐Ｖ：邋６邋（Ａ／ｎ）３邐ＱＰｏｌｙ：邋１．３ｘ１0ｓ邐Ｖ：邋１．２邋（＞．／ｎ）３逡逑ｔ邋＾逡逑Ｆ：邋４．８ｘ１０５邐Ｑ：邋８ｘ１０９邐Ｑ邋１０８逡逑邐邐Ｖ：邋１，６９０邋ｕｍ３邐Ｖ：邋３

光學(xué)微腔分為三種類型⑴：法布里－帕羅（Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ，Ｆ－Ｐ）微腔、光子晶體逡逑（ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌ）微腔以及回音壁模式（ｗｈｉｓｐｅｒｉｎｇ邋ｇａｌｌｅｒｙ邋ｍｏｄｅ，邋ＷＧＭ）微腔，逡逑相應(yīng)的結(jié)構(gòu)如圖１－１所示。圖１－１給出了這三種光學(xué)微腔的品質(zhì)因子Ｑ和模式體逡逑積Ｖ。品質(zhì)因子Ｑ是腔內(nèi)所儲(chǔ)存能量與每個(gè)光學(xué)周期耗散能量的比值，它表征逡逑了光學(xué)微腔的損耗。模式體積Ｖ是腔內(nèi)光的總能量與能量密度最大值的比值，逡逑它表征了光場空間分布的大小。逡逑Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ邐Ｗｈｉｓｐｅｒｉｎｇ邋ｇａｌｌｅｒｙ邐Ｐｈｏｔｏｎｉｃ邋ｃｒｙｓｔａｌ逡逑Ｍ邐，痛邋？？逡逑ＯｒＺＯｄＯ邐Ｑ：邋１２，，０００邐Ｑｕｆ．ｖ：邋７，０００邐Ｑ：邋１３，０００逡逑Ｖ：邋５邋（Ｘ／ｎ）３邐Ｖ：邋６邋（Ａ／ｎ）３邐ＱＰｏｌｙ：邋１．３ｘ１0ｓ邐Ｖ：邋１．２邋（＞．／ｎ）３逡逑ｔ邋＾逡逑Ｆ：邋４．８ｘ１０５邐Ｑ：邋８ｘ１０９邐Ｑ邋１０８逡逑邐邐Ｖ：邋１，６９０邋ｕｍ３邐Ｖ：邋３
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O43

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本文編號(hào)：2604736