回廊模微腔器件的熔錐耦合實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，光子學(xué)微結(jié)構(gòu)中的柱/碟、環(huán)/線、球等幾何微腔已在微腔激光器件和光譜技術(shù)應(yīng)用中取得重大進(jìn)展。本文將熔錐光纖與球/柱微腔作為一個(gè)有機(jī)的整體進(jìn)行耦合實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)了吸收光譜中等間距的分立的結(jié)構(gòu)共振峰，并且進(jìn)一步對(duì)共振峰的特點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 我們首先回顧了近年來(lái)球/柱微腔特性的研究狀況和微腔耦合器的近期發(fā)展，并對(duì)微腔的應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 其次，我們從理論的角度出發(fā)，利用Mie散射理論得到了球微腔內(nèi)外的電磁場(chǎng)分布，分

2、析了球微腔的有關(guān)特性，再把球微腔的相關(guān)理論近似應(yīng)用在柱微腔的分析中，對(duì)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展有非常重要的指導(dǎo)意義。接著對(duì)熔錐光纖的理論進(jìn)行探討，從一般光纖的場(chǎng)解入手，推導(dǎo)出弱導(dǎo)光纖和熔錐光纖錐腰的場(chǎng)解。 然后根據(jù)微球與熔錐光纖場(chǎng)模的分布構(gòu)造了微球與熔錐光纖的耦合系統(tǒng)，從場(chǎng)傳輸耦合方程推導(dǎo)了耦合系統(tǒng)的透射率。討論了球微腔與熔錐光纖的間距等因素對(duì)耦合系統(tǒng)的透射率的影響。并分析了耦合系統(tǒng)的三種耦合情形：欠耦合、臨界耦合、過(guò)耦合。 再次，我

3、們?cè)O(shè)計(jì)了CO2激光熔融與拉制熔錐光纖的系統(tǒng)，制備了實(shí)驗(yàn)需要的熔錐光纖，將系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，制備了石英球/柱微腔。將上海光機(jī)所提供的摻鉺磷酸鹽玻璃進(jìn)行高溫熔融抽絲，選擇直徑適當(dāng)?shù)牟ＡЫz進(jìn)行斷面處理，再利用擴(kuò)展的系統(tǒng)燒制出摻鉺玻璃球微腔。 最后，我們搭建了耦合實(shí)驗(yàn)需要的平臺(tái)，先將石英球微腔與熔錐光纖進(jìn)行耦合，發(fā)現(xiàn)了明顯的回廊模式結(jié)構(gòu)共振峰，并對(duì)共振峰的模式分裂現(xiàn)象進(jìn)行了研究。然后詳細(xì)的介紹了摻鉺磷酸鹽玻璃球微腔與熔錐光纖耦合實(shí)驗(yàn)，對(duì)其吸