發(fā)布時間：2017-08-26 21:23

  本文關鍵詞：小孔圓盤復合結構微腔諧振器的制備與研究

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【摘要】：當光在旋轉對稱腔體的邊緣傳播時發(fā)生全反射,光會被強烈地限制在電介質微腔中振蕩從而產生離散的振動模式,我們通常稱這種模式為回音壁模式(Whispering Gallery Mode,WGM),這種腔為回音壁模式諧振腔。WGM微腔諧振器具有模式體積小,品質因子高,激射閾值低和易于集成等特點,被廣泛地應用于非線性光學,量子動力學,低閾值激光器等領域。然而,由于其光激射具有各向同性和模式數量多,限制了這種WGM微腔諧振器在廣泛領域的應用。為了實現微腔的定向激射,研究者們提出了非旋轉對稱型的微盤結構,如柱狀腔,螺旋腔等。本文中,我們的主要工作是采用飛秒激光直寫技術制備小孔圓盤復合結構微腔諧振器,并研究表征它們的激射性能。近年來,飛秒激光直寫技術由于其精度高、三維可加工、圖案可控等優(yōu)勢逐漸成為微納加工領域的主要技術手段。飛秒激光脈沖經由高數值孔徑的浸油物鏡聚焦到摻有增益介質的光刻膠材料內部。材料在激光脈沖的焦點及附近發(fā)生雙光子吸收,進而引起有機單體的光致聚合效應。通過程序控制激光焦點逐點移動掃描光刻膠,從而使材料內部與設計的圖案對應的特定區(qū)域發(fā)生光聚合。最后,用顯影液清除未曝光的區(qū)域即可得到設計的三維結構。本文采用飛秒激光直寫技術誘導光刻膠材料的雙光子聚合,可制備出形狀可控的任意三維立體結構。J.Wiersig于2006年提出在微盤上加一固定的空氣小孔能夠產生高Q模式的定向激射。本文從實驗上驗證了小孔圓盤復合結構微腔諧振器的定向激射,并產生單模激射。微盤整體直徑為20微米,小孔直徑約0.6微米,小孔距離微盤的邊緣為1微米。制備微盤的材料為摻有增益介質羅丹明B(Rhodamine B)的SU-8光刻膠,SU-8具有較好的光學性能和機械性能,并且對400納米以上的光吸收很低。首先,本文介紹了WGM微腔諧振器的發(fā)展現狀和應用。接著,介紹了飛秒激光直寫技術。然后,利用飛秒激光直寫制備小孔圓盤復合結構微腔諧振器,并對小孔圓盤的幾何形貌進行表征。通過搭建的皮秒激光泵浦測試系統(tǒng)對小孔圓盤微腔的激射性能進行了表征。測試發(fā)現,小孔圓盤微腔激光器的閾值比傳統(tǒng)微盤激光器的閾值更小,且有較高的Q值,其Q值大于2600,同時它的激射峰線寬很窄,僅有0.24納米。同時,小孔圓盤微腔激光器還實現了單一模式激射的定向輸出,其遠場發(fā)散角約為10度,并利用Rsoft軟件對實驗結果進行了理論模擬分析。由于聚合物的低耗與化學兼容性較好,本文制備的小孔圓盤微腔激光器所具有的優(yōu)點使其在集成有機光電器件方面有著巨大的應用前景。
【關鍵詞】：飛秒激光直寫 回音壁模式 單模激光器 定向激射
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 概述10
• 1.2 回音壁模擬微腔的簡介10-16
• 1.2.1 回音壁模式微腔的主要參數12-14
• 1.2.2 回音壁模式微腔的發(fā)展與應用14-16
• 1.3 本論文的主要內容16-17
• 第二章 飛秒激光直寫技術17-25
• 2.1 飛秒激光直寫技術簡介17-18
• 2.2 飛秒激光直寫技術的基本原理與特點18-22
• 2.2.1 飛秒激光直寫技術的基本原理18-21
• 2.2.2 飛秒激光直寫的特點21-22
• 2.3 飛秒激光直寫加工系統(tǒng)22-25
• 第三章 小孔圓盤微腔諧振器的制備與表征25-38
• 3.1 小孔圓盤復合結構的設計與制備25-26
• 3.2 小孔圓盤微腔幾何形貌的表征26-28
• 3.3 測試系統(tǒng)的搭建28-29
• 3.4 測試結果與分析29-34
• 3.4.1 小孔大小不變、位置改變30-31
• 3.4.2 小孔位置不變、大小改變31-34
• 3.5 多孔圓盤微腔的制備與表征34-38
• 第四章 小孔圓盤微腔諧振器的理論模擬與分析38-46
• 4.1 FDTD的基本理論38-41
• 4.2 FDTD的穩(wěn)定性條件與模擬41-43
• 4.2.1 穩(wěn)定性條件41
• 4.2.2 Rsoft的模擬41-43
• 4.3 微腔模擬的結果與分析43-46
• 第五章 總結與展望46-48
• 參考文獻48-53
• 作者簡介及科研情況53-54
• 致謝54

【參考文獻】

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本文編號：743024