mba論文可調(diào)諧光學(xué)回音壁模式微腔實驗研究pdf

1、 可調(diào)諧光學(xué)回音壁模式微腔實驗研究 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 （專業(yè)學(xué)位） 學(xué)生姓名：曾 敬 指導(dǎo)教師：朱 濤 教 授 學(xué)位類別：工程碩士（光學(xué)工程領(lǐng)域） 重慶大學(xué)光電工程學(xué)院 二 O 一五年五月 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 I 摘 要 近年來，基于光學(xué)微腔的回音壁模式（Whispering Gallery mode，WGM）吸

2、引了眾多學(xué)者的研究興趣。可調(diào)諧的回音壁模式在濾波、光開關(guān)和傳感測量中有著極其重要的價值。本文利用硅基材料良好的熱光效應(yīng)、自由載粒子吸收和多光子吸收效應(yīng)，分別以微管和光子晶體光纖作為光學(xué)諧振腔，對回音壁模式的諧振頻率和幅度調(diào)諧進(jìn)行了研究。主要的研究內(nèi)容如下： ① 采用傳輸矩陣法分析微管諧振腔振蕩頻率的傳輸特性， 并利用有限元原理和 COMSOL 軟件理論仿真微光纖近場耦合激發(fā)諧振腔的回音壁模式，研究了耦合距離和微管壁厚對諧振模式的影響；實

3、驗研究了耦合距離和光波偏振態(tài)對回音壁模式的影響。 ② 采用熔融拉錐技術(shù)， 利用二氧化硅微管和電熱絲制作可調(diào)諧的回音壁模式電諧振腔，理論推導(dǎo)得知電致熱調(diào)諧可以實現(xiàn)回音壁模式的大范圍調(diào)諧；實驗測試電諧振腔獲得品質(zhì)因數(shù) 104 數(shù)量級，自由光譜范圍為 0.8nm 以及信噪比高達(dá)4.3dB 的回音壁模式；通過對電熱絲通以恒定電流，實現(xiàn)回音壁模式 0.57nm 的漂移， 對應(yīng)的電流大小為 200mA， 消耗的電功率約為 0.1mW； 實驗測試可調(diào)

4、諧電諧振腔作為光開關(guān)時，響應(yīng)速度在幾百 ms 數(shù)量級上，理論分析通過減少微管壁厚和增加微管長度可以提高響應(yīng)速度。 ③ 提出利用光子晶體光纖作為光學(xué)微腔獲得高 Q、 少模的回音壁模式。 實驗通過六個大孔的光子晶體光纖，獲得 Q 值為 104 數(shù)量級的 WGM 和 Fano 模式，模式體積較二氧化硅微管少，并利用多光子吸收和自由載粒子吸收效應(yīng)實現(xiàn)對光學(xué)回音壁模式和 Fano 模式的幅度光調(diào)諧； 理論仿真光子晶體光纖作為諧振腔的模場分布， 初

5、步解釋光子晶體光纖產(chǎn)生的 Fano 模式， 孔狀結(jié)構(gòu)致使腔體內(nèi)的高階模式被損耗， 低階的回音壁模式在腔體外沿發(fā)生模式耦合效應(yīng)， 最終形成 Fano 回音壁模式。 綜上，熱光非線性效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)超大范圍的回音壁模式調(diào)諧，自由載粒子吸收和多光子吸收致使腔內(nèi)損耗增加，諧振模式幅度減少；光子晶體光纖的特殊結(jié)構(gòu)致使 Fano 回音壁模式的形成。 本文所設(shè)計的兩類回音壁模式可調(diào)諧器件在可調(diào)諧激光器、光濾波以及光開關(guān)等領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價值。 關(guān)鍵詞