导读:本文包含了回音壁微腔论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:集成光学,回音壁模式,光学微腔,倏逝场
回音壁微腔论文文献综述
王鹏飞,李昂震[1]（2019）在《回音壁模式光学微腔器件的封装与集成》一文中研究指出回音壁模式微腔器件在现代光学中扮演着十分重要的角色,在高灵敏度传感、低阈值激光器等领域具有广泛的应用前景.然而基于回音壁模式微腔的光学系统容易受到振动、温湿度变化等外界环境干扰,这些问题为其实用化带来巨大挑战.近年来回音壁模式微腔器件的实用化问题日益受到关注,大量相关研究被报道.本文简要介绍了关于回音壁模式光学微腔器件封装和集成的最新研究进展.(本文来源于《光子学报》期刊2019年11期）
郭舒婷,陈敏诚,张宇宏,吴柳乐,叶明勇[2]（2019）在《单个回音壁微腔中Fano共振现象的观测（英文）》一文中研究指出实验研究了香肠状回音壁光学微腔,测量了单个微腔的光学传输谱线.实验结果表明,当从两端拉伸香肠状微腔的时候,观测到的光学模式的共振波长会随着拉伸量的增加而减小,而且不同模式的共振波长减小的速度存在差异.通过拉伸香肠状微腔的方法,实验观察到了单个香肠状微腔中的Fano共振现象.另外,实验上也观测到了与Fano共振现象相关的类电磁诱导透明现象。实验所涉及到的回音壁模式的品质因子高达10~8.(本文来源于《光子学报》期刊2019年11期）
梁磊[3]（2019）在《回音壁微腔的光学特性与传感应用研究》一文中研究指出近年来,微纳结构光子器件发展迅速,这种器件具有对光进行感知、传输、操控等诸多功能,回音壁模式(WGM)微腔是其中之一,它具有品质因子极高、模式体积小、能够极大地促进光与物质的相互作用等优点,在量子通信、非线性光学、极窄带滤波、各种物理量的传感等领域具有很好的应用前景。随着微纳加工工艺的逐步提高,回音壁微腔已经开始向小型化、器件化的实际应用方向发展。本文针对回音壁微腔的光学特性及其传感应用中存在的相关问题进行研究,主要包括WGM微腔与光纤锥耦合系统的理论模型,耦合波方程及其求解,相位/尺寸匹配问题,微球腔、微柱腔与光纤锥的耦合特性与封装技术,并对WGM微腔在高灵敏度气体、折射率传感领域的应用进行了研究。所做得研究内容和取得的研究成果如下:(1)基于光波的电磁场理论,表征WGM微腔的几个关键的物理参量,以微球腔与微柱腔及其和光纤锥耦合的理论模型,分析讨论了微腔的尺寸以及微腔与波导耦合间距对耦合特性的影响规律,为后续实验奠定了理论基础。提出了微球腔和微柱腔的电弧放电制备有效方法,用热拉法制备了锥区直径2微米并满足绝热近似条件的光纤锥结构,搭建耦合系统,得到了微腔与光纤锥的回音壁模式谐振谱,同时验证了理论模拟结果。(2)提出了一种新的耦合系统封装方案。微腔与波导的高效、稳定耦合是目前回音壁模式研究领域中的一个难题。针对这一问题,我们设计并制作了一个具有特殊结构的亚克力材质基底,结合紫外胶在不影响微腔/光纤锥耦合系统的前提下,实现了回音壁模式微腔的高效率封装。并对封装后器件的谐振谱进行了测试,结果表明封装工艺基本不会对耦合效率产生影响,封装后的耦合系统仍然保持了10~5的高品质因子。(3)针对高灵敏度传感领域的应用需求,试制了基于WGM微球谐振腔型湿度传感器和微柱谐振腔型氨气传感器。对传感器的湿敏特性、长时间稳定性、以及温度对传感器的影响进行了系统的分析。对海藻酸钙的湿敏特性和引入湿度传感可行性进了研究,结果表明,与传统湿敏材料相比,海藻酸钙具有更好的湿敏特性并且结构稳定,耐高温。基于此提出了海藻酸钙包覆的微球谐振腔湿度传感器,分析了传感器谐振谱的FSR、Q值特征、镀膜厚度对Q值得影响,进行了实验验证,根据理论和测量结果计算了传感器的最小分辨率等性能。针对超低浓度氨气检测的特点和需求,提出了基于硅胶涂覆的微柱谐振腔型氨气传感器,并对传感器的响应时间、光谱漂移规律、稳定性和重复性等性能进行分析和讨论,结果表明,该传感器能够实现对空气中氨气的高灵敏度检测。(本文来源于《西北大学》期刊2019-06-01）
卢宇[4]（2019）在《基于锥形回音壁模式微腔的法诺共振研究》一文中研究指出回音壁模式(whispering gallery mode,WGM)微腔由于其高品质因子和小模式体积,能极大地增强腔内光场和物质的相互作用,在微纳光学领域受到了研究人员很大的关注,并且被广泛地应用在高灵敏度传感、低阈值激光器、非线性光学等领域。近年来,随着WGM微腔理论和应用研究的不断深入,研究人员逐渐把各种新型的技术和传统的物理现象与WGM微腔结合,从理论和应用的层面对各种不同类型的WGM微腔进行了更加广泛深入的探究。而在这些工作中,由于与传统对称洛伦兹(Lorentz)线形的WGM共振谱线的区别,微腔中非对称线形的法诺(Fano)共振谱线受到了人们很大的关注。本论文研究了基于锥形WGM微腔的Fano共振。本论文的工作具体有以下两个方面:(1)首次从理论和实验上研究了光纤锥耦合锥形WGM微腔中的振荡型Fano共振谱。在理论上,我们建立了光纤锥和锥形微腔的耦合理论模型,并基于该耦合模型得到了耦合微腔的振荡型透射谱。该振荡型透射谱来自耦合区域从微腔耦合到光纤锥的离散光场(耦合场)和直接通过光纤锥的背景连续光场(透射场)的干涉。我们引入Fano参数表征耦合场与透射场的复振幅之比,通过改变Fano参数即可得到动态的Fano共振谱线。在实验中,我们通过连续改变耦合区域光纤锥的尺寸从而改变Fano参数,得到了动态的Fano共振谱。该动态Fano共振谱与理论曲线非常吻合。(2)首次在应用层面探索了锥形微腔中振荡型Fano共振谱的实际应用。在实验中我们通过调节耦合区域锥形微腔的尺寸,证明了其共振谱的波长可调性。我们还通过直径约1微米的细光纤锥耦合,得到了向上峰形的带通型透射谱。这个波长可调谐的带通型透射谱可以被应用于激光的可调谐带通滤波。基于该波长可调谐的带通型透射谱,我们把细光纤锥耦合锥形微腔作为可调谐带通光学滤波器,并且把它应用在光纤激光器中,实现了波长线性连续可调的激光输出。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-23）
曹嘉玮[5]（2019）在《卷曲管状回音壁模式微腔的制备与光学特性研究》一文中研究指出自卷曲微米管是利用微纳自卷曲技术构筑的一类重要的叁维管状功能结构,具备通道中空、管壁光滑、尺寸可控等诸多特点,可广泛应用于光电子集成、微流控、液体传感、生物医学等领域。根据自卷曲材料的不同,自卷曲微米管可细分为无源微米管(如Si/SiO2、SiOx/SiNx微米管)和有源微米管(如InGaAs/GaAs微米管),其中有源微米管一般由Ⅲ-Ⅴ族应变半导体材料自卷曲而成,可极为方便地在其管壁中嵌入量子阱(QW)、量子点(QDs)等增益介质显着增强其发光特性,最终获得卷曲管状微腔——即有源回音壁模式(WGM)光学微腔,因此倍受关注。目前,已有利用卷曲管状微腔进行液体传感的相关报道,但大多是基于无源卷曲管状微腔且灵敏度仅几百。因此,制备可用于液体传感的高品质因数(Quality factor)有源卷曲管状微腔并显着提升其液体传感特性(传感灵敏度和检测极限)具有十分重要的研究意义。本文就嵌入单层InAs自组织QDs的高品质因数InGaAs/GaAs自卷曲管状微腔的制备、光学特性表征及液体传感进行了一系列的实验探究,论文主要工作及成果如下:1.在InGaAs/GaAs应变双层结构中嵌入了由上、下AlGaAs限制层包覆的单层InAs QDs,进而分别制备出了双边卷曲微米管和U型悬空量子点微米管。通过优化制管工艺,显着提升了微米管的结构形貌和成管率,为开展光学表征和液体传感研究奠定了基础。2.将双边卷曲制得的量子点微米管转移至Si基SiOx衬底,微区光致发光(μ-PL)测试观察到了WGM;同样,U型悬空量子点微米管的μ-PL谱中也观测到了明显的WGM,Q值可达1000,表明已制得WGM光学微腔。在此基础上,与博士生合作,利用U型图案两臂间镀金薄膜抬高WGM光学微腔悬空高度的方法实现了室温光泵激射。3.将单边固定撕裂U型台面方法制备出的WGM光学微腔浸入到空气(折射率为1.00)、去离子水(折射率为1.33)和乙醇(折射率为1.36)中进行μ-PL谱测试,测试结果表明:不同折射率的介质中,WGM光学微腔的谐振峰峰位发生了明显移动,展示出较好的液体传感特性。4.将单边固定撕裂U型台面方法制备出的WGM光学微腔浸入到事先经阿贝折射仪标定好折射率的不同浓度NaCl溶液中,进行μ-PL测试,得到其盐溶液传感特性曲线。测试结果表明:传感灵敏度为3093 nm/RIU,检测极限为1.0×10-5 RIU,可分辨出约0.03 M(mol/L)的盐溶液浓度变化,标志着有源WGM光学微腔具有液态食物中盐含量检测的能力。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-03-27）
杨振涛[6]（2019）在《基于回音壁模式光学微腔超纠缠贝尔态产生》一文中研究指出量子信息学是由量子物理和信息学有机结合而诞生的一门非常具有发展潜力的综合性学科。拥有量子力学特性的量子信息学,解决了很多经典信息学无法解决的问题,因此引起了国内外广泛的关注,人们在理论以及实验上进行了大量的探究。而在量子信息学领域,量子纠缠在量子密钥分发、量子隐形传态、量子计算等量子信息处理过程都起着至关重要的作用,因此,量子纠缠态的制备对于量子信息学来说,不可或缺。目前,国内外量子纠缠态的制备主要是基于线性光学系统、原子系综、离子阱以及腔量子电动力学(腔QED)系统。腔量子电动力学QED系统由于具有优良的物理特性,已经被广泛地研究和利用,成为比较成熟的系统;腔量子电动力学QED系统是由光学微腔以及与其耦合的原子组成,其中原子充当着量子信息的存储单元;作为新型的人工原子,氮-空缺中心(NV色心)由于拥有较强的稳定性以及较长时间的相干性,已经在实验上被证实可以在量子信息处理中充当量子比特;回音壁光学谐振腔(WGM腔),由于拥有非常高的品质因子以及非常小的有效模式体积,在理论以及实验上,经常充当理想的光学微腔,因此NV色心以及回音壁模式腔的耦合系统,在量子信息领域有着广泛的应用。以下是本文的内容结构安排:在本文中,首先探究了NV色心与回音壁模式腔的物理特性,并研究了NV色心和回音壁模式光学微腔的耦合系统。其次,利用双光子输入输出该耦合系统,制备了双光子在偏振模式上的贝尔态纠缠。再次,提出了NV色心和回音壁模式光学腔的耦合系统,制备了双光子在偏振模式以及空间模式上的超纠缠贝尔态。最后,通过Matlab进行模型仿真,结合损耗因素,得出了通过该耦合系统制备的双光子贝尔态纠缠的保证度以及效率,以验证方案的可行性。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-03-20）
王博洋[7]（2019）在《回音壁模式光学微腔制备及色散设计》一文中研究指出在光学研究中,光学微腔是一种重要的研究工具,具有广泛的应用。近年来,具有超高品质因子、超小模式体积的回音壁模式(whispering gallery mode,WGM)微腔受到众多学者的广泛关注。回音壁模式是指耦合进微腔的光通过全反射的方式在微腔中传播,当满足相位匹配条件时,产生等频率间隔的谐振模。回音壁模式光学微腔在高灵敏度传感器、超窄线宽滤波器、克尔光频梳等应用中已得到深入研究。本文主要对WGM光学微腔的制备、测试、色散设计、非线性光学应用等方面进行研究,主要进行的工作如下:1.介绍了WGM微腔的相关理论。使用CO_2激光器融刻二氧化硅棒形成WGM微棒腔,实验制备了透过率大于90%的锥形光纤,在此基础上,采用锥形光纤近场耦合方式,完成了WGM微棒腔的高效耦合。搭建微腔耦合测试平台,对WGM微棒腔的物理参数特性进行了测试。通过调整激光加工过程中的精细打磨方式,将WGM微棒腔的Q值提升至10~8量级。2.为将制备完成的微棒腔应用于克尔光频梳的产生,需要一定色散特点的微棒腔,只有在反常色散区才能满足调制不稳定性现象的发生。我们使用COMSOL多物理场仿真微腔模场分布,进而计算得出色散曲线。同时通过实验了解微棒腔的色散情况,验证仿真的正确性。3.搭建实验平台,对WGM微棒腔的非线性光学特性进行了深入测试,观察到了简并四波混频效应、调制不稳定性、交叉相位调制和自相位调制等现象,使用WGM微棒腔最终成功产生带宽40nm的克尔光频梳。此外,利用WGM微棒腔内光子与二氧化硅分子的受激拉曼散射,实验观察到了拉曼散射光。(本文来源于《电子科技大学》期刊2019-03-20）
唐水晶,李贝贝,肖云峰[8]（2019）在《回音壁模式光学微腔传感》一文中研究指出回音壁模式光学微腔具有很高的品质因子和较小的模式体积,能极大地增强腔内光场与物质相互作用,已经成为超高灵敏光学传感的优异平台,也是国际学术前沿之一。文章简介了回音壁微腔传感研究现状与热点、微腔传感平台及传感机制原理;着重列举了微腔传感的部分典型应用,例如纳米尺度单个颗粒检测、温度传感、磁场传感、化学气体传感以及压力/应力等物理量传感等;最后对光学微腔传感的研究进行了展望。(本文来源于《物理》期刊2019年03期）
张峰[9]（2019）在《回音壁模式光学微腔的制备及其应用研究》一文中研究指出近年来,回音壁模式光学微腔凭借着其高品质因子(Q)和低模式体积(V)的特性引起众多学者的青睐。回音壁模式(Whispering Gallery Mode,WGM)是指当特定波长的光波在腔体由高折射率的介质进入到低折射率的介质时发生全反射,满足相位匹配条件即光程等于波长整数倍时,光波会在微腔内壁形成稳定的驻波模式,这种电磁场模式也就是回音壁模式。微纳光学的发展使得制备出来的回音壁模式微腔具有超高品质因子、极低元器件体积、利于集成等特点。回音壁模式光学微腔作为重要的光学器件被广泛应用于众多领域,例如腔量子电动力学、非线性光学、低阈值激光器、高灵敏度传感器和光学滤波器等。本文从理论和实验两个方面对基于石英毛细管微泡(或微瓶)的回音壁模式光学微腔进行了研究。具体研究内容包括以下几个方面:首先回顾了回音壁模式光学微腔发展历史,并简单介绍了微腔的叁种分类,以及应用实例。其次从Maxwell方程组出发理论推导出微球腔的本征模式,得出回音壁模式微腔的基本参量,品质因子Q、模式体积V_(eff)和自由光谱范围(Free Spectral Range,FSR)。接着介绍了一种有限元模拟方法,采用COMSOL Multiphysics软件数值模拟分析表面曲率对微瓶腔在赤道面处切向不同模式和传感特性的影响,探讨微瓶在不同表面曲率、膨胀半径时模式特征,并讨论不同表面曲率下不同模式核芯能量百分比,最后对其折射率传感特性进行了分析。结果表明切向二阶模受曲率影响更为明显,内壁曲率平方Δk_2~2=0.008μm~(-2)时Q值高达10~8,内壁表面曲率越小核芯百分比所占能量越大,且在内壁表面曲率较小时可实现高灵敏度折射率传感。其次搭建石英毛细管腐蚀平台,利用30%浓度氢氟酸溶液腐蚀40分钟,得到壁厚10μm的微毛细管,腐蚀速度达0.25μm/min。同时该实验平台也可以制备不同壁厚的毛细管。采用电火花放电方法制备石英毛细管微泡,并分析毛细管放置电极间位置对微泡形成的影响,制备出球型度较好、直径为240μm石英毛细管微球状微泡。最后对制备出的石英毛细管微泡进行耦合实验。搭建锥形光纤拉制系统,采用氢氧火焰作为热源和步进电机拉制,制备出直径3μm以下的锥形光纤。使用可调谐半导体激光器输出1550nm通信范围波段作为光源,低噪音探测器和示波器采集及显示透射光谱,搭建微泡与锥形光纤耦合平台,调节耦合间距离激发出多种回音壁模式,测得石英毛细管微泡腔在1557.087nm峰值附近数据拟合,品质因子Q值为1.9×10~5,自由光谱范围FSR约为2.2nm,具有非常好的应用前景。(本文来源于《浙江师范大学》期刊2019-03-07）
刘帅[10]（2018）在《基于回音壁光学微腔的模式激发与调控研究》一文中研究指出回音壁模式光学微腔具有高品质因子(Q值)和小模式体积,在光通信、光互连、微型激光器、生物传感、非线性光学、量子力学等众多领域有着重要的应用,然而,所有这些应用的关键点是对微腔内模式的高效耦合与调控。传统研究中,通常采用倏逝波耦合的方式来实现腔内模式的激发,虽然这种技术能够实现高效的耦合,其波导-微腔间的距离往往需要纳米量级的精确控制,大大增加了器件的加工成本,导致其商用化的推广困难。针对此问题,本论文从最初的麦克斯韦方程出发,推导、设计并实验验证了一套全新的波导-微腔耦合机制,为上述微腔商业化应用上的困难带来了可行的解决方案。本论文主要完成了以下工作:(1)理论上,针对传统倏逝波耦合的光学微腔器件中存在的成本问题,将微腔与波导直接相连,从微腔模式沿波导出射的时间反演过程出发,提出了在波导中输入光信号来激发微腔谐振模式的末端耦合机制。并采用二维有限元数值仿真本征值分析和传输谱分析相结合的方式,在理论上证明了波导末端耦合机制的可行性,最后利用叁维时域有限差分法数值仿真对该机制进一步验证。(2)实验上,利用绝缘体上硅衬底制备出波导-微腔相连结构的样品,在波导中直接输入光信号并测得其反射谱,直接实验验证了末端耦合机制的可行性。通过分析实验反射谱,验证了末端耦合机制不仅能够有效激发出腔内的谐振模式,还能保持较高的耦合效率,与数值仿真结论保持一致。在此基础上,进一步改变连接波导宽度和波导偏移位置,末端耦合机制仍能保持其较高的耦合效率,表明该机制对实际制备误差有高度容忍性。同时,利用该机制所支持的高Q值模式,通过观察谐振波长的偏移,实现了对外界环境温度、单个纳米颗粒和纳米颗粒数量的光学传感,其传感精度与传统的硅基光学微腔可比拟。(3)依托理论和实验验证的波导末端耦合机制,进一步将其推广到变形腔领域。首先,针对圆形波导-微腔结构中高Q值模式数量较少的问题,引入Quadruple型变形腔将其与波导相连,利用腔内高阶四次反射模式的特殊场分布,实现了同一套高耦合效率和高Q值模式的稳定激发。此外,高阶四次反射模式沿微腔边界的场分布不均匀,在场分布较弱的特定位置引入额外的泄露波导,能够保持其高效率和高Q值的前提下,实现了对腔内低Q值模式数量的有效控制。(4)依赖变形腔中丰富的相空间结构,研究了变形腔奇点周围的特殊物理现象,如模式耦合、混沌态到稳定态的量子隧穿过程以及量子隧穿过程中引起的光学手性。首先,利用混沌变形腔中不同模式较大的场分布差别,采用热调制的方式单独调控两个模式的谐振波长,首次在单个微腔中实验验证了模式的强耦合现象。此外,将波导直接与变形腔激光器的混沌区域相连,通过对比有无连接波导时激光器的远场能量分布,实验验证了混沌态到稳定态的量子隧穿过程,并进一步通过改变连接波导位置的方式实现了腔内谐振模式手性的高效调控,在光学传感的基础上,使波导-微腔相连结构进一步成一个优异的基础量子力学研究平台。综上所述,本论文以光学微腔为研究平台,以微腔中的时间反演过程为理论依据,提出了一种高效的微腔末端耦合机制,保持微腔器件高性能的同时,还拥有器件成本低、制备误差容忍性高等优点,能够加快光学微腔器件的商业化进程,特别是为低成本的生物传感器和大规模集成光子芯片的发展提供重要的实验和理论支持。变形腔与波导相连的结构,也为量子力学基础研究提供了理想的平台,最终加快光学微腔基础研究的实用化进程。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-09-01）
回音壁微腔论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
实验研究了香肠状回音壁光学微腔,测量了单个微腔的光学传输谱线.实验结果表明,当从两端拉伸香肠状微腔的时候,观测到的光学模式的共振波长会随着拉伸量的增加而减小,而且不同模式的共振波长减小的速度存在差异.通过拉伸香肠状微腔的方法,实验观察到了单个香肠状微腔中的Fano共振现象.另外,实验上也观测到了与Fano共振现象相关的类电磁诱导透明现象。实验所涉及到的回音壁模式的品质因子高达10~8.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
回音壁微腔论文参考文献
[1].王鹏飞,李昂震.回音壁模式光学微腔器件的封装与集成[J].光子学报.2019
[2].郭舒婷,陈敏诚,张宇宏,吴柳乐,叶明勇.单个回音壁微腔中Fano共振现象的观测（英文）[J].光子学报.2019
[3].梁磊.回音壁微腔的光学特性与传感应用研究[D].西北大学.2019
[4].卢宇.基于锥形回音壁模式微腔的法诺共振研究[D].南京大学.2019
[5].曹嘉玮.卷曲管状回音壁模式微腔的制备与光学特性研究[D].北京邮电大学.2019
[6].杨振涛.基于回音壁模式光学微腔超纠缠贝尔态产生[D].北京邮电大学.2019
[7].王博洋.回音壁模式光学微腔制备及色散设计[D].电子科技大学.2019
[8].唐水晶,李贝贝,肖云峰.回音壁模式光学微腔传感[J].物理.2019
[9].张峰.回音壁模式光学微腔的制备及其应用研究[D].浙江师范大学.2019
[10].刘帅.基于回音壁光学微腔的模式激发与调控研究[D].哈尔滨工业大学.2018