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光电工程 2004年第4期31卷 20-23页

作者：刘丽飒蔡志平温国斌林凌厦门大学物理系福建厦门361005

利用H. J. Shaw提出的单模光纤定向耦合器的分析方法并结合微球腔的特性,对熔锥光纤与球微腔系统的耦合特性进行了理论分析和数值模拟.研究表明,由于原本简并的球腔模式受腔体偏心率的影响而解除,系统吸收峰间距减小,Q值( 106 ~107 )比... 详细信息

利用H. J. Shaw提出的单模光纤定向耦合器的分析方法并结合微球腔的特性,对熔锥光纤与球微腔系统的耦合特性进行了理论分析和数值模拟.研究表明,由于原本简并的球腔模式受腔体偏心率的影响而解除,系统吸收峰间距减小,Q值( 106 ~107 )比将腔体视为理想球时提高了三个数量级.这与已报道的实验结果相吻合.

关键词：球微腔熔锥光纤临界耦合

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回音壁模式球微腔的制备及其应用研究

回音壁模式球微腔的制备及其应用研究

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作者：王聪浙江师范大学

学位级别：硕士

近年来,具有高品质因子(Q)和低模式体积(V)的回音壁模式微腔吸引了众多学者的研究兴趣。光学回音壁模式(Whispering Gallery Mode, WGM)是指在微腔内部,光以全反射的形式传播,使得光被约束在腔内并沿着赤道面绕行,当光程等于波长整数倍... 详细信息

近年来,具有高品质因子(Q)和低模式体积(V)的回音壁模式微腔吸引了众多学者的研究兴趣。光学回音壁模式(Whispering Gallery Mode, WGM)是指在微腔内部,光以全反射的形式传播,使得光被约束在腔内并沿着赤道面绕行,当光程等于波长整数倍,即满足相位匹配条件时,会产生等间隔分立的共振模,这种电磁场模式被称作回音壁模式。回音壁模式微腔尺寸极小,腔体内部能量密度极高,并且制作过程简单方便,成本低廉,易于集成。基于以上这些特性,回音壁模式微腔作为重要的光学器件被应用于众多领域,例如非线性光学、腔量子电动力学、光学滤波器、高灵敏度传感器和低阈值激光器等。本文从理论和实验两个方面出发对基于回音壁模式的光学微腔进行了研究探索。具体的研究内容包括以下几个方面：首先,回顾了近些年来回音壁模式光学微腔的研究背景和研究进展,并结合具体实例简单介绍了回音壁模式光学微腔的应用情况。其次,介绍回音壁模式光学微腔和锥形光纤的模式理论基础。通过结合Maxwell方程和球微腔的边界条件,对球微腔中的模式分布进行分析,并对球微腔的基本特性进行了简要介绍;采用商业软件COMSOL Multiphysics提供的有限元数值分析方法对球微腔中的模式进行数值模拟,得到了球微腔内赤道面上回音壁模式的分布情况。利用光射线法对锥形光纤的模式特性进行了简单探讨,并使用COMSOL Multiphysics软件对不同纤芯直径的光纤横截面上的光场分布进行仿真模拟,得到其光场分布。将锥形光纤与球微腔耦合系统作为整体,对其耦合理论基础进行了分析。然后,搭建了使用氢气火焰加热法制备锥形光纤的实验系统,制备出实验需要的、直径在微米量级的锥形光纤。设计了高温熔融冷却法制备球微腔的实验系统,使用二氧化碳激光器加热熔融单锥光纤,制备出不同直径(约60 μm-125μm)的球微腔。使用宽带光源,光谱分析仪和CCD监控装置搭建了锥形光纤与光学微腔耦合系统,测量球微腔的品质因子。利用球微腔与锥形光纤耦合系统实现了基于球微腔与锥形光纤耦合系统的掺铒光纤激光器,实验中使用掺铒光纤作为增益介质,球微腔作为滤波器和反射镜使用,与锥形光纤进行耦合,使用980nmm激光二极管作为泵浦源,实现波长为1563.95 nm的激光输出,该激光器的阈值为42.86mW,最大输出功率为0.1 mW。最后,使用氢气火焰加热法制备锥形光纤的实验系统制备出直径渐变的圆柱形微腔。对锥形光纤与圆柱形微腔耦合系统进行测试,得到圆柱形微腔的品质因子。使用直径渐变圆柱形微腔(直径约为21μm-38.7μm),实现了基于直径渐变圆柱形微腔的可调谐滤波器。实验中圆柱形微腔的位移为60,um,得到共振波长移动量为178.8nm,共振波长对位移量的变化关系为2.98nm/μm。

关键词：回音壁模式球微腔掺铒光纤激光器圆柱形微腔可调谐滤波器

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量子态的MIN和回音壁微腔实验研究

量子态的MIN和回音壁微腔实验研究

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作者：林秦福建师范大学

学位级别：硕士

本人研究生一年级进行量子光学与量子信息方面的理论学习,并深入研究了量子态的测量诱导的非局域性(Measurement-Induced Nonlocality,简称MIN)的相关内容。从研究生二年级开始,由于导师开始进行回音壁微腔方面的实验研究,我也由理论研... 详细信息

本人研究生一年级进行量子光学与量子信息方面的理论学习,并深入研究了量子态的测量诱导的非局域性(Measurement-Induced Nonlocality,简称MIN)的相关内容。从研究生二年级开始,由于导师开始进行回音壁微腔方面的实验研究,我也由理论研究转向实验研究。故而,本论文包含两部分内容：测量诱导的非局域性的理论研究和回音壁微腔的实验研究。论文的第一部分是关于测量诱导的非局域性的研究内容。量子非局域性自诞生以来便受到物理学界的关注,对非局域性的研究也不断发展。作为一种量子关联,测量诱导的非局域性比与纠缠相关的非局域性和违背贝尔不等式的非局域性更加普遍,因而对其的研究工作有着重要的意义。本论文对W和GHZ叠加态中的的测量诱导的非局域性的相关性质进行了研究。首先,介绍了测量诱导的非局域性以及单边性关系的定义;进而针对3粒子以及n(n≥4)粒子的W和GHZ叠加态的测量诱导的非局域性进行了研究分析,并得出了一些有趣的结论;进一步,研究了当粒子数n趋于无穷大的情况;最后,对所研究的内容进行了总结分析。论文的第二部分是关于回音壁微腔的研究内容。回音壁微腔具有极高的品质因子以及极小的模式体积,可应用于低阂值激光器、传感、非线性光学等方面的研究,因而其受到全世界的广泛关注。本文首先简单介绍了球微腔的国内外研究进展和在传感方面的应用;其次,从理论上分别对球微腔、光纤锥以及它们的耦合系统进行了分析;再次,本文从制备材料、制备方法、实验平台的搭建、制备流程等方面对制备球微腔和光纤锥分别进行了详细介绍;最后,对球微腔和光纤锥的耦合系统进行了一些实验研究,包括：耦合实验平台的搭建与测试、空气和水溶液的对比实验和硝酸铬溶液的传感实验。

关键词：测量诱导的非局域性单边性关系回音壁模式球微腔光纤锥

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微球喇曼激光器中的阈值特性

微球喇曼激光器中的阈值特性

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全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）

作者：温国斌杨莉刘丽飒蔡志平厦门大学物理系

由光学球微腔与光纤耦合而成的喇曼激光器大大减少了必需的阈值泵浦功率,明显提高了总体效率。本文从泵浦信号和喇曼信号的速率方程出发,推导出微球喇曼激光器的阈值公式,并讨论和分析微球喇曼激光器的微球腔与熔锥光纤的耦合特性及耦... 详细信息

由光学球微腔与光纤耦合而成的喇曼激光器大大减少了必需的阈值泵浦功率,明显提高了总体效率。本文从泵浦信号和喇曼信号的速率方程出发,推导出微球喇曼激光器的阈值公式,并讨论和分析微球喇曼激光器的微球腔与熔锥光纤的耦合特性及耦合对激光器阈值的影响,并提出了提高该激光器的耦合效率的设想。

关键词：球微腔喇曼激光器激光器阈值

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