【摘要】：回音壁模式(WGM)光學(xué)諧振腔具有超高的品質(zhì)因數(shù)和較小的模式體積,使之在微腔激光器、生物傳感以及量子物理實(shí)驗(yàn)等方面具有廣泛應(yīng)用。本文圍繞光纖耦合的微球諧振腔和Bottle諧振腔的模式譜特性、熱非線性效應(yīng)以及模式耦合效應(yīng)展開了理論和實(shí)驗(yàn)研究。揭示了熱非線性效應(yīng)的作用規(guī)律,提出了在諧振腔內(nèi)獲得模式耦合的方法,具體研究?jī)?nèi)容包括:(1)通過解析法和有限元仿真方法,獲得了微球諧振腔和Bottle諧振腔內(nèi)回音壁模式分布和諧振頻率特性,分析了模式體積變化規(guī)律以及影響諧振模式Q值的因素,研究了適用于兩種諧振腔的諧振波長(zhǎng)調(diào)諧方式,并分析了錐形光纖-諧振腔在不同耦合狀態(tài)下透過譜特性;(2)研究了制備具有高度一致性的錐形光纖、微球諧振腔和Bottle諧振腔的方法;搭建錐形光纖-諧振腔耦合系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)分析了兩種諧振腔在錐形光纖耦合下激勵(lì)的諧振模式分布特性及規(guī)律;(3)建立了諧振腔內(nèi)熱動(dòng)力學(xué)模型,理論上分析了諧振腔內(nèi)熱非線性效應(yīng),通過實(shí)驗(yàn)上對(duì)不同波長(zhǎng)掃描速度下的透過譜及透過譜上的振蕩現(xiàn)象的驗(yàn)證,證明了模型的正確性;提出了一種全光的、基于熱光效應(yīng)的諧振波長(zhǎng)調(diào)諧方式,并建立了諧振波長(zhǎng)移動(dòng)量與調(diào)諧頻率間的響應(yīng)函數(shù),研究影響調(diào)諧頻率的因素;(4)建立了描述諧振腔內(nèi)模式耦合作用的方程,探討了實(shí)現(xiàn)不同耦合線型的實(shí)驗(yàn)條件及多模耦合的作用規(guī)律;實(shí)驗(yàn)上通過在Bottle諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)模式耦合效應(yīng),證明了模式耦合的產(chǎn)生條件,并且論證了Bottle諧振腔在錐形光纖耦合條件下更容易實(shí)現(xiàn)模式耦合效應(yīng),實(shí)驗(yàn)上最多觀察到五個(gè)模式耦合作用;
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN253

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本文編號(hào)：2561283