基于回音壁模式微腔的窄帶激光選模技術研究.pdf

1、隨著光通信、光學傳感、軍工和醫(yī)療等領域的發(fā)展，高性能光纖光源成為研究熱點。窄線寬光纖激光器作為高性能光纖光源重要的研究方向，由于其具有線寬窄、波長靈活、設備小巧以及可實現高功率輸出等特性，成為光纖傳感、雷達和光纖通信等領域的重點研究對象，對光纖激光器的窄帶選模技術提出了新的要求。
　　回音壁模式光學微腔由于其高品質因數、小模式體積、低損耗和低成本等優(yōu)點，成為一種理想的窄帶濾波器。本文針對回音壁模式微球腔在窄帶激光選模方面的性能展開

2、相關研究，介紹了回音壁模式微腔的起源、發(fā)展、分類和應用。論文首先闡述了幾種主要的微腔耦合方法和理論模型。接著，本文利用FDTD軟件仿真分析了回音壁模式均勻介質微球腔與拉錐光纖的耦合過程。
　　為改進回音壁模式微球腔的窄帶選模能力，本文提出了兩種新型的回音壁模式微球腔結構：其一，提出了一種均勻介質雙微球級聯結構，仿真結果表明，均勻介質雙微球-拉錐光纖耦合系統較均勻介質單微球-拉錐光纖耦合系統降低了輸出共振譜諧振峰的峰值透射率，提高了

3、邊模抑制比，壓縮了諧振峰的線寬，從而提高了整個系統的窄帶選模能力。其二，提出了一種雙層介質結構回音壁模式微球，即在純SiO2均勻介質微球表面鍍高折射率介質膜層，仿真結果表明，當均勻介質微球表面鍍層厚度為100nm、折射率為2.4時，鍍膜微球-拉錐光纖耦合系統較均勻介質微球-拉錐光纖耦合系統降低了輸出共振譜諧振峰的峰值透射率，提高了邊模抑制比，壓縮了諧振峰的線寬，從而提高了系統的窄帶選模性能；同時，該系統還提高了光場分布中的最大能量密度，

4、降低了微腔的模式體積。此外，本文還對仿真所使用的鍍膜微球的膜層厚度進行了優(yōu)化，結果表明，當膜層厚度約為180nm時，系統性能最佳，邊模抑制比達到最大值，線寬得到進一步壓縮，最大能量密度大幅提升，微球腔的模式體積更小。因此，本文提出的兩種改進方法均對均勻介質微球的窄帶選模性能有所提升，為實際應用提供了科學依據和理論指導。
　　最后，本文設計并搭建了回音壁模式微球腔-拉錐光纖耦合實驗系統，并通過實驗得到了窄帶回音壁模共振譜，自由光譜范