發(fā)布時(shí)間：2021-08-19 21:41

　　利用二氧化碳激光器在熔融石英棒上加工出具有超高品質(zhì)因子的微棒腔,并研究了微腔的曲率、耦合位置以及耦合位置處錐形光纖的半徑對(duì)激發(fā)的模式數(shù)量、品質(zhì)因子以及耦合效率的影響。通過優(yōu)化加工和耦合過程中的參數(shù),在保證超高品質(zhì)因子的同時(shí)激發(fā)出少量模式,有效避免了模式重疊,從而在不同波長(zhǎng)下產(chǎn)生了具有頻譜光滑包絡(luò)的孤子光頻梳。 

【文章來源】：光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(19)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

微棒腔的截面電場(chǎng)分布。

當(dāng)泵浦激光進(jìn)入微腔諧振峰的紅失諧區(qū)后,微腔中光場(chǎng)自相位調(diào)制與群速度色散(GVD)效應(yīng)及孤子損耗與泵浦激光的參量增益達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),WGM微腔中出現(xiàn)DKS[18]。而WGM光學(xué)微腔具有超高Q值和較小的模場(chǎng)面積,有利于建立較強(qiáng)光場(chǎng),進(jìn)而使微腔溫度升高。因此DKS的產(chǎn)生主要受限于熱的影響,當(dāng)泵浦激光波長(zhǎng)處于諧振峰藍(lán)失諧區(qū)時(shí),熱非線性效應(yīng)維持微腔處于自熱鎖定狀態(tài);反之,當(dāng)泵浦激光波長(zhǎng)進(jìn)入諧振峰紅失諧區(qū)時(shí),微腔中的自熱鎖定狀態(tài)被打破,微腔表現(xiàn)出熱不穩(wěn)定狀態(tài)[19]。之前的工作主要是優(yōu)化激光掃描的方案,包括“功率快速變化法”、單邊帶調(diào)制器快速調(diào)諧以及熱片上調(diào)諧等[20-22]。這些方法都需要較強(qiáng)的技巧,并且產(chǎn)生孤子的成功率無法保證。利用輔助激光加熱的方法成功克服了紅失諧區(qū)域的熱不穩(wěn)定性并產(chǎn)生了DKS[23],其基本原理如圖2所示。首先,將輔助激光從諧振峰藍(lán)失諧區(qū)調(diào)諧進(jìn)入諧振峰并停留在藍(lán)失諧區(qū),此時(shí)腔內(nèi)溫度升高,諧振峰紅移;然后,將泵浦光從諧振峰藍(lán)失諧區(qū)調(diào)諧進(jìn)入諧振峰,此時(shí)諧振峰繼續(xù)紅移,腔內(nèi)泵浦光功率增大,輔助光相對(duì)藍(lán)移,功率減小。在泵浦光和輔助光的共同作用下,腔內(nèi)溫度趨于穩(wěn)定,達(dá)到熱平衡;繼續(xù)調(diào)諧泵浦光,泵浦光進(jìn)入諧振峰紅失諧區(qū)后,由于腔內(nèi)功率的降低,諧振峰藍(lán)移,功率進(jìn)一步降低,因此泵浦光迅速偏離諧振峰。然而,因?yàn)檩o助光的存在,諧振峰的藍(lán)移使輔助光重新接近諧振峰,造成腔內(nèi)功率的增大,微腔達(dá)到熱平衡,從而泵浦光在紅失諧區(qū)內(nèi)產(chǎn)生DKS。本文所關(guān)注的另外一個(gè)問題是模式競(jìng)爭(zhēng)問題。WGM光學(xué)微腔有非常多的橫模,不同波長(zhǎng)的模式互相干擾,可能會(huì)阻礙孤子的產(chǎn)生[24]。因此,通過優(yōu)化加工和耦合過程中的參數(shù)來減少激發(fā)模式數(shù)量,以盡量減弱模式競(jìng)爭(zhēng)。

使用COMSOL軟件分別對(duì)微棒腔和錐形光纖橫截面場(chǎng)強(qiáng)分布以及對(duì)應(yīng)的有效模式折射率進(jìn)行仿真,從而計(jì)算出光學(xué)微腔與錐形光纖的傳播常數(shù)差Δβ,進(jìn)而計(jì)算出耦合系數(shù)ηcf。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,采用由單模光纖和微腔組成的單個(gè)WGM的耦合模型,并且忽略反向散射光,其示意圖如圖3所示。采用圓柱來簡(jiǎn)化錐形光纖,微腔與錐形光纖的距離為Gap,Ein是入射光的電場(chǎng),錐形光纖與微腔的耦合系數(shù)是η,耦合進(jìn)入微腔的光電場(chǎng)是Ec,透過光電場(chǎng)是Eout。在實(shí)驗(yàn)中,通過對(duì)透過譜進(jìn)行分析計(jì)算獲得微腔的激發(fā)效率。在計(jì)算得到ηcf的基礎(chǔ)上,通過適當(dāng)假設(shè),即可計(jì)算出透過率[25]:


本文編號(hào)：3352194