發(fā)布時間：2019-11-15 11:04

【摘要】：回音壁模式(WGM)光學諧振腔具有超高的品質因數(shù)和較小的模式體積,使之在微腔激光器、生物傳感以及量子物理實驗等方面具有廣泛應用。本文圍繞光纖耦合的微球諧振腔和Bottle諧振腔的模式譜特性、熱非線性效應以及模式耦合效應展開了理論和實驗研究。揭示了熱非線性效應的作用規(guī)律,提出了在諧振腔內(nèi)獲得模式耦合的方法,具體研究內(nèi)容包括:(1)通過解析法和有限元仿真方法,獲得了微球諧振腔和Bottle諧振腔內(nèi)回音壁模式分布和諧振頻率特性,分析了模式體積變化規(guī)律以及影響諧振模式Q值的因素,研究了適用于兩種諧振腔的諧振波長調(diào)諧方式,并分析了錐形光纖-諧振腔在不同耦合狀態(tài)下透過譜特性;(2)研究了制備具有高度一致性的錐形光纖、微球諧振腔和Bottle諧振腔的方法;搭建錐形光纖-諧振腔耦合系統(tǒng),實驗分析了兩種諧振腔在錐形光纖耦合下激勵的諧振模式分布特性及規(guī)律;(3)建立了諧振腔內(nèi)熱動力學模型,理論上分析了諧振腔內(nèi)熱非線性效應,通過實驗上對不同波長掃描速度下的透過譜及透過譜上的振蕩現(xiàn)象的驗證,證明了模型的正確性;提出了一種全光的、基于熱光效應的諧振波長調(diào)諧方式,并建立了諧振波長移動量與調(diào)諧頻率間的響應函數(shù),研究影響調(diào)諧頻率的因素;(4)建立了描述諧振腔內(nèi)模式耦合作用的方程,探討了實現(xiàn)不同耦合線型的實驗條件及多模耦合的作用規(guī)律;實驗上通過在Bottle諧振腔內(nèi)實現(xiàn)模式耦合效應,證明了模式耦合的產(chǎn)生條件,并且論證了Bottle諧振腔在錐形光纖耦合條件下更容易實現(xiàn)模式耦合效應,實驗上最多觀察到五個模式耦合作用;
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253

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本文編號：2561283