微米尺寸铌酸锂晶体回音廊模式微腔的制备与其非线性光学分析.pdfVIP

摘要 摘要 回音廊模式微腔由于具有品质因数高、模式体积小等诸多优异特性，受到 了研究人员的广泛关注。基于回音廊模式微腔目前已经开展了诸如倍频、参量 震荡、受激布里渊／拉曼散射等非线性光学效应的研究。铌酸锂晶体作为一种常 用的非线性光学晶体，是开展回音廊模式微腔中非线性光学研究的良好选择。 目前通过机械研磨抛光的方法加工毫米尺寸铌酸锂回音廊模式微腔的技术已经 相对成熟，但是由于铌酸锂晶体具有很高的抗化学刻蚀性，高品质因数的微米 尺寸铌酸锂回音廊模式微腔的制备仍是一个难点。 本文研究的主要内容为微米尺寸铌酸锂晶体微腔的制备及其非线性光学效 应。首先，对回音廊模式微腔尤其是铌酸锂回音廊模式微腔的研究进展进行了 简要介绍；接下来，对回音廊模式微腔的基本理论和实验方法进行了介绍。在 本文的主体部分，介绍了铌酸锂晶体微腔的制备、表征及其非线性光学效应的 理论研究。具体如下： 1、 通过离子注入辅助湿法刻蚀的方法制备底切刻蚀铌酸锂微盘腔。利用光学 显微镜和扫描电子显微镜对制备的微腔进行了表征。目前，尚未得到理想 的底切刻蚀，原因可能是离子注入束流较大。 2、 通过脉冲激光沉积技术，在反楔形二氧化硅微盘腔上沉积铌酸锂薄膜的方 法制备了铌酸锂二氧化硅复合腔。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、 掠入射X射线衍射对微腔进行了表征。对锥形光纤耦合的微腔的透射谱进 行了测量，得到的微腔品质因数达到105。利用有限元方法对微腔的本征 模式进行了数值模拟。 3、 基于耦合矩阵理论和非线性耦合模理论，研究了微米尺寸铌酸锂微腔中二 次谐波和参量震荡过程。分析了耦合强度以及泵浦光强对非线性转换效率 的影响。数值估算了二次谐波效率最大时所需的泵浦光强和参量震荡过程 的泵浦阈值。 关键词：回音廊模式，微腔，铌酸锂 万方数据 Abstract Abstract hasattractedmuchattention Whisperinggallerymode(WGM)microcavity due tosignificant enhancementstemfromits factorandsmall lightintensity highquality mode nonlinear effects，suchassecondharmonic volume．Manyoptical generation， Brillouin／ramanandSOon，have optical oscillation，stimulated parametric sca_ttering been studiedbasedonWGM a usednonlinear extensively microcavity．Aswidely niobateis a candidatefornonlinear opticalcrystal，lithium good optical effectresearchinWGM