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回音壁

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浙江大学
浙江大学

超高品质因数回音壁模式谐振器研究

回音壁模式是存在于圆形谐振器里面的一类特殊的电磁波谐振模式,依靠在谐振器边界面上的全内反射,其能够以极小的损耗沿着谐振器的弧形表面传播。回音壁模式超高的品质因数,结合其极低的模式体积,使其被广泛应用在微波光子学、非线性光学、量子光学等众多领域。论文对超高品质因数回音壁模式谐振器进行了系统性的研究,研究工作从回音壁模式在谐振器中的场分布开始,详细阐明了回音壁模式在谐振器中的形态特征,并通过丰富的理论计算和实验研究,对超高品质因数回音壁模式谐振器的光学和电学特性进行了全面深入的分析。提出了对回音壁模式谐振器进行计算与分析的保角变换和传输线方法。利用这种简便高效的方法,对不同尺寸的谐振器中回音壁模式的场分布与谐振频率进行了详细的分析和研究,包括微米级的小尺寸微腔,以及毫米级的大尺寸谐振器。建立了回音壁模式谐振器的二次谐波产生模型。从麦克斯韦方程组出发,利用回音壁模式谐振器的非线性效应,实现了回音壁模式谐振器中的二次谐波产生的建模与仿真...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

基于回音壁微腔的可调谐滤波器制作及特性研究

近年来,回音壁微腔滤波器凭借其超高的Q值、超小的体积、超窄的带宽等优点而被广泛地应用于光纤通信系统和激光器系统中。为了提高光纤通信系统和激光器系统在实际应用中的灵活度和自适应能力,需要对回音壁微腔滤波器的波长进行调谐。本文利用飞秒激光、拉锥及机械研磨等微加工方法,制备了基于光纤和铌酸锂晶体的可调谐回音壁微腔滤波器,通过改变回音壁微腔的尺寸和折射率实现波长的调谐,论文的主要内容包括:(1)基于柱状回音壁谐振腔的模式理论及耦合理论,利用时域有限差分法仿真耦合间距对回音壁模式耦合状态、谐振腔折射率和尺寸对回音壁模式谐振波长以及模场分布的影响。分析表明回音壁微腔的谐振波长随着微腔半径或者微腔折射率改变而发生漂移。(2)利用飞秒激光微加工方法制作了一种基于D型光纤耦合的回音壁模式结构,实验结果表明该耦合结构形成的回音壁微腔滤波器具有高达20d B的消光比、较好的稳定性。同时可将D型光纤和回音壁微腔集成到基底上,并通过微加工方法控制D型光纤...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
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全光纤回音壁谐振腔波长调谐技术研究

回音壁谐振腔具有超高品质因子和超小模式体积,广泛应用于生化传感、非线性光学、窄带滤波器等领域。可调光纤回音壁腔可替代多个固定波长的滤波器,在光纤传感及通信系统中有重要应用。基于此,本文利用微结构光纤和光热效率较高的磁流体制作全光纤波长可调谐回音壁腔,主要研究内容如下:(1)通过分析微管回音壁谐振腔的本征模式,为选取谐振腔材料和尺寸等参数提供参考依据。介绍了微管回音壁谐振腔主要参数及其耦合原理,为实验中调整微管回音壁谐振腔耦合状态,获取最佳传输光谱提供指导。分析了微管回音壁谐振腔热光波长调谐原理,为研究热光调谐性能提供理论支撑。(2)设计并制作了一种基于空芯光纤(hollow core fiber,HCF)与磁流体材料相结合的热光波长可调回音壁谐振腔滤波器。HCF中的磁流体吸收980nm泵浦激光,利用磁流体的光热效应改变谐振腔的有效折射率,实现该器件的谐振波长调谐。实验结果表明,谐振波长与泵浦功率之间呈线性关系,调谐灵敏度为39p...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京邮电大学
南京邮电大学

基于回音壁模式微腔的窄带激光选模技术研究

随着光通信、光学传感、军工和医疗等领域的发展,高性能光纤光源成为研究热点。窄线宽光纤激光器作为高性能光纤光源重要的研究方向,由于其具有线宽窄、波长灵活、设备小巧以及可实现高功率输出等特性,成为光纤传感、雷达和光纤通信等领域的重点研究对象,对光纤激光器的窄带选模技术提出了新的要求。回音壁模式光学微腔由于其高品质因数、小模式体积、低损耗和低成本等优点,成为一种理想的窄带滤波器。本文针对回音壁模式微球腔在窄带激光选模方面的性能展开相关研究,介绍了回音壁模式微腔的起源、发展、分类和应用。论文首先阐述了几种主要的微腔耦合方法和理论模型。接着,本文利用FDTD软件仿真分析了回音壁模式均匀介质微球腔与拉锥光纤的耦合过程。为改进回音壁模式微球腔的窄带选模能力,本文提出了两种新型的回音壁模式微球腔结构:其一,提出了一种均匀介质双微球级联结构,仿真结果表明,均匀介质双微球-拉锥光纤耦合系统较均匀介质单微球-拉锥光纤耦合系统降低了输出共振谱谐振峰的峰...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
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回音壁模式光学微腔的拉曼调制及其应用

回音壁模式光学微腔由于具有高品质因子、低模式体积和良好的可集成性,在高灵敏度传感器、非线性光学、微型激光器、光信息处理、腔光力学和量子信息等领域取得了重要的发展和应用。为提升微腔的品质因子等性能,人们在微腔中掺杂稀土离子等光学增益材料制成主动腔。然而主动腔的制作过程相对复杂,而且其泵浦光源和工作范围受到稀土离子等掺杂物质的泵浦带和发光带的限制。因此我们试图以微腔材料中普遍存在的拉曼过程代替增益物质的掺杂,减除额外的加工成本,避免掺杂引入的微腔损耗,同时放宽对泵浦激光和工作范围波长的限制。本论文围绕回音壁模式光学微腔的拉曼调制,主要开展了以下三方面的研究:一、利用回音壁微腔拉曼激光检测纳米粒子。我们同美国圣路易斯华盛顿大学的杨兰教授的研究组合作,利用二氧化硅回音壁微腔的拉曼增益补偿微腔损耗,提升粒子检测的分辨率,并通过微腔拉曼激光模式劈裂产生的自参照的拍频,实现了对半径低至10 nm的单个纳米粒子的检测和计数。实验达到了创纪录的极...  (本文共105页) 本文目录 | 阅读全文>>