發(fā)布時間：2021-04-14 06:44

　　自20世紀80年代以來,光學(xué)微腔中的回音壁模式一直是微納光學(xué)領(lǐng)域中的一個研究熱點,其獨特的光譜特性,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)光場能量的確切分布,由納米級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、量子隧穿等實驗的研究,對微腔的回音壁模式特征進行近一步的實驗與分析。本論文針對回音壁模式光學(xué)微腔存在的內(nèi)部損耗導(dǎo)致Q值下降的問題,結(jié)合片上硅基器件制備技術(shù),改進并實現(xiàn)了基于片上圓形微腔的高靈敏度傳感器件。通過優(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驗和理論支持。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)計了一種新型的變形腔結(jié)構(gòu),來實現(xiàn)同時觀測混沌態(tài)到穩(wěn)定態(tài)的以及穩(wěn)定態(tài)到混沌態(tài)的兩個隧穿過程。通過仿真建模計算以及光學(xué)實驗測量結(jié)果的... 

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

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：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 等人同樣實現(xiàn)了在摻雜餌離射激光，線寬僅為 4 Hz[23]。隨著量子點生長技術(shù)與刻蝕工藝的腔材料中摻雜量子點，實現(xiàn)激光出射[24]。Vahala 小組將化學(xué) 量子點涂覆在超高 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)域來激發(fā)量子點，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，通過控制量數(shù)量，使激光閾值能量進一步降低至 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。仿真模型是為了簡化計算，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反射地穿過 SOI 結(jié)構(gòu)模型的交界面而進入 PML，可以的散射對腔內(nèi)模式造成影響。

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



本文編號：3136867