基于MEMS的平面環(huán)形微腔與錐形光纖耦合系統(tǒng)基礎(chǔ)研究.pdf

1、近年來(lái)，光學(xué)微腔(球形微腔、柱形微腔、圓盤(pán)微腔、平面環(huán)形微腔)以特有的“回音壁”模式，而擁有優(yōu)越的非線(xiàn)性光學(xué)特性和顯著的量子特性，在腔電子動(dòng)力學(xué)、光學(xué)參量振蕩、量子保密通訊、高靈敏度生化探測(cè)、超低閾值受激Raman激光發(fā)射、頻率梳以及光鐘等研究和應(yīng)用領(lǐng)域具有重要價(jià)值，引起人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注。作為一種新型光學(xué)微腔，平面環(huán)形微腔利用MEMS工藝可實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模集成和批量加工。而且，通過(guò)對(duì)主徑、輔徑這兩個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化控制，可獲得極高的品

2、質(zhì)因子因子(Q)，使其成為研究高靈敏度傳感器和進(jìn)行非線(xiàn)性光學(xué)特性探索的良好載體。 本論文在參考了國(guó)內(nèi)外著名微腔研究小組的研究方案的基礎(chǔ)上，對(duì)平面環(huán)形微腔進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)、制備和測(cè)試等一系列工作，具體概括為： 首先，進(jìn)行了高性能平面環(huán)形微腔的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)討論和分析各因素對(duì)平面環(huán)形微腔Q和模式體積(V)的影響，通過(guò)MATLAB和Beamprop軟件仿真，以高Q/V比值為目標(biāo)。最終設(shè)計(jì)出具有良好性能的平面環(huán)形微腔，為成功制

3、備平面環(huán)形微腔打下基礎(chǔ)。 然后在上述設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，調(diào)研了國(guó)內(nèi)微加工相關(guān)工藝，并結(jié)合傳統(tǒng)工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)上述平面環(huán)形微腔的制備流程。經(jīng)過(guò)一系列傳統(tǒng)MEMS微加工工藝，包括：熱生長(zhǎng)、光刻、腐蝕等，制備了特定尺寸的平面圓盤(pán)微腔。在此基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)室搭建了平面圓盤(pán)CO2激光表面回流處理平臺(tái)。通過(guò)多次試驗(yàn)摸索，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有COHERENT公司的K-500型CO2激光器成功制備了平面環(huán)形微腔。為了進(jìn)一步探索平面環(huán)形微腔的光學(xué)特性，選用錐形光纖