發(fā)布時(shí)間：2021-04-14 06:44

　　自20世紀(jì)80年代以來(lái),光學(xué)微腔中的回音壁模式一直是微納光學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn),其獨(dú)特的光譜特性,使回音壁模式的光學(xué)微腔在物理學(xué)和工程學(xué)的許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。目前,對(duì)回音壁模式的光學(xué)微腔的研究主要集中在由其制備的光學(xué)器件的性能的改進(jìn)與功能的探索上。它們的性能主要取決于光學(xué)微腔內(nèi)光場(chǎng)能量的確切分布,由納米級(jí)器件的幾何形狀限制和成形,而滿足這些性能的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)具有高品質(zhì)因子的腔體。本文為探索光學(xué)微腔中的回音壁模式用于傳感、量子隧穿等實(shí)驗(yàn)的研究,對(duì)微腔的回音壁模式特征進(jìn)行近一步的實(shí)驗(yàn)與分析。本論文針對(duì)回音壁模式光學(xué)微腔存在的內(nèi)部損耗導(dǎo)致Q值下降的問(wèn)題,結(jié)合片上硅基器件制備技術(shù),改進(jìn)并實(shí)現(xiàn)了基于片上圓形微腔的高靈敏度傳感器件。通過(guò)優(yōu)化制備工藝、增加微腔尺寸等方法減少微腔內(nèi)部損耗,實(shí)現(xiàn)了光學(xué)微腔的高靈敏度的溫度傳感應(yīng)用,其靈敏度可達(dá)到0.1 nm/℃,這為低成本的傳感器件和集成光子芯片提供了重要的實(shí)驗(yàn)和理論支持。除此之外,本文又探索了變形微腔在量子隧穿上的研究應(yīng)用,設(shè)計(jì)了一種新型的變形腔結(jié)構(gòu),來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)觀測(cè)混沌態(tài)到穩(wěn)定態(tài)的以及穩(wěn)定態(tài)到混沌態(tài)的兩個(gè)隧穿過(guò)程。通過(guò)仿真建模計(jì)算以及光學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果的... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

聲波與光波沿腔內(nèi)壁經(jīng)全內(nèi)反射產(chǎn)生的WGM[15]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文制成了具有 1.5 mm 的大增益的微球諧振腔，利用錐形光纖將光并產(chǎn)生了激光發(fā)射，獲得了 60 mW 的激光閾值泵浦功率和高達(dá)合輸出功率[22]。Vahala 小組還研究了摻雜餌離子的氟鋯酸鹽玻輸出 540 nm 的激光，此外，Yang 等人同樣實(shí)現(xiàn)了在摻雜餌離射激光，線寬僅為 4 Hz[23]。隨著量子點(diǎn)生長(zhǎng)技術(shù)與刻蝕工藝的腔材料中摻雜量子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)激光出射[24]。Vahala 小組將化學(xué) 量子點(diǎn)涂覆在超高 Q 環(huán)形微腔的表面上，利用錐形光纖耦合使到環(huán)形微腔的有源增益區(qū)域來(lái)激發(fā)量子點(diǎn)，并在室溫和液氮溫圖 1-2 a)所示，為涂覆了 QD 的環(huán)形微腔以及回音壁模式的 Q微鏡照片，錐形光纖的使用大大降低了閾值能量，通過(guò)控制量數(shù)量，使激光閾值能量進(jìn)一步降低至 9.9 fJ[25]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文con-on-Insulator, SOI）制備的，因此建立了如圖 2-1 所示的模算 SOI 微盤腔的有效折射率。仿真模型是為了簡(jiǎn)化計(jì)算，由化為二維模型得到的，其中，頂層硅（Si）圓形微盤的厚度為 2硅（SiO2）的厚度為 3 μm，底層 Si 作為基底，這些參數(shù)與實(shí)底的參數(shù)相同。此外，二維模型中微盤結(jié)構(gòu)上方的介質(zhì)設(shè)置為折射率受外界環(huán)境條件的改變影響不大，因此這里不考慮空空氣折射率的值設(shè)置為 1，SOI 結(jié)構(gòu)模型周圍設(shè)置了完美-Matched Layer, PML）和散射邊界條件，這樣可以保證相鄰層光波無(wú)反射地穿過(guò) SOI 結(jié)構(gòu)模型的交界面而進(jìn)入 PML，可以的散射對(duì)腔內(nèi)模式造成影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]回音壁模式光學(xué)微腔:基礎(chǔ)與應(yīng)用[J]. 鄒長(zhǎng)鈴,董春華,崔金明,孫方穩(wěn),楊勇,吳曉偉,韓正甫,郭光燦.  中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2012(11)



本文編號(hào)：3136867