Q值引起圆柱形微腔中WGM激光辐射特...云南..doc

Q值惹起的圆柱形微腔中WGM激光的辐射特...-云南. Q值惹起的圆柱形微腔中WGM激光的辐射特...-云南. PAGE / NUMPAGES Q值惹起的圆柱形微腔中WGM激光的辐射特...-云南. Q值惹起的圆柱形微腔中 WGM激光的辐射特征研究 摘 要 微米尺寸的光学圆形微腔，因为其极高质量因数（ Q 值）的回音壁模式 (Whispering Gallery Mode ，WGM) 和极小的模体积特征，在非线性光学、腔体 量子电动力学、超低阈值的微腔受激辐射放大过程等研究和应用领域遇到高度 重视。由圆形微腔组成的 WGM 激光器，往常采纳侧向光泵浦的消失波增益耦 合方式，因为泵浦光须经过包层染料溶液的汲取才能激发处于微腔 WGM 的消 逝场内的染料分子，消失场外的染料分子陡然消耗了泵浦光能量，增添了产生 激光的阈值能量。为了有效地提升激光的泵浦效率，本文采纳轴向消失波激励 增益方式激发光纤中的 WGM 激光，研究了这类光纤 WGM 激光由 Q 值变化引 起的激光辐射特征，详细研究内容包含以下三个方面： (1) 将不一样直径的石英光纤分别浸入低折射率的罗丹明 6G 乙醇和乙二醇混 合溶液中， 采纳沿光纤轴向光泵浦消失波激励染料增益的方式， 研究回音壁模式 光纤激光辐射的阈值能量和混淆溶液的折射率的依靠关系。 实验结果表示， 随染 料混淆溶液折射率的增添，对小直径光纤，阈值能量随之增添；对大直径光纤， 阈值能量单一迟缓递减； 对直径适中的光纤， 阈值能量先减后增， 存在一个和最 小阈值能量对应的最正确折射率。 用消失波激励的回音壁模式激光理论， 导出了回 音壁模式光纤激光的阈值能量公式。 理论计算曲线和不一样直径的光纤阈值能量实 验数据完整符合； (2). 将直径为 93 m 的石英光纤分别浸入一系列低折射率的罗丹明 6G 乙 醇和乙二醇混淆溶液中， 采纳沿光纤轴向光泵浦消失波激励染料增益的方式， 研 究回音壁模式激光辐射的波长及谱线线宽随增益包层溶液折射率的变化规律。 实 验发现，随染料混淆溶液折射率的增添， 回音壁模式激光辐射的波长向短波方向 挪动，同时谱线不停变宽。 用回音壁模式染料激光的四能级模型所知足的激光上 能级和全部能级上的分子数比值 ( )曲线，很好地解说了波长漂移现象； 由电磁 波所知足的特点方程导出了 WGM 激光的谱线线宽公式，很好地解说了实验结 果； (3). 将直径不一样的一系列石英光纤分别浸入包层介质折射率为 1.396 的罗 丹明 6G 乙醇和乙二醇混淆溶液中， 采纳沿光纤轴向光泵浦消失波激励染料增益 的方式，研究回音壁模式激光辐射的中心波长及谱线线宽的变化规律。 实验发现， 随石英光纤直径的减小， 回音壁模式激光辐射的波长向短波方向挪动， 同时谱线 不停变宽。用回音壁模式染料激光的四能级模型所知足的激光上能级和全部能级 上的分子数比值 ( )曲线，很好地解说了波长漂移现象； 由WGM 激光的谱线线 宽公式与实验宽度进行对照剖析，两者符合得很好。 实验和理论剖析结果表示，以上实验现象都是由 Q 值变化惹起的还没有见文 献报导的微腔光学新现象。 重点词: 消失波, WGMs ，光纤激光器 , 阈值能量 , 波长漂移, 谱线展宽 Cavity-Q-driven phenomena in an evanescent-wave pumped and gain coupled whispering-gallery-mode fiber laser Abstract A micro sized optical cavity with whispering gallery modes (WGMs) can have high Q factor and small mode volume, which has attracted great interest in nonlinear optics, cavity quantum electrodynamics and ultra-low threshold of micro-cavity laser research recent years. To excite the gain molecules optically around a circular cavity, laser beam is usually pumped from the outside of gain medium. This pumping scheme suffers low pump efficiency because the pump energy is absorbed by the whole excited molecules, only the molecules re