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，光學微腔(球形微腔、柱形微腔、圓盤微腔、平面環(huán)形微腔)以特有的“回音壁”模式，而擁有優(yōu)越的非線性光學特性和顯著的量子特性，在腔電子動力學、光學參量振蕩、量子保密通訊、高靈敏度生化探測、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)域具有重要價值，引起人們越來越廣泛的關(guān)注。作為一種新型光學微腔，平面環(huán)形微腔利用MEMS工藝可實現(xiàn)其大規(guī)模集成和批量加工。而且，通過對主徑、輔徑這兩個重要結(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行非線性光學特性探索的良好載體。 本論文在參考了國內(nèi)外著名微腔研究小組的研究方案的基礎(chǔ)上，對平面環(huán)形微腔進行了優(yōu)化設(shè)計、制備和測試等一系列工作，具體概括為： 首先，進行了高性能平面環(huán)形微腔的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過討論和分析各因素對平面環(huán)形微腔Q和模式體積(V)的影響，通過MATLAB和Beamprop軟件仿真，以高Q/V比值為目標。最終設(shè)計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)計的基礎(chǔ)上，調(diào)研了國內(nèi)微加工相關(guān)工藝，并結(jié)合傳統(tǒng)工藝特點設(shè)計上述平面環(huán)形微腔的制備流程。經(jīng)過一系列傳統(tǒng)MEMS微加工工藝，包括：熱生長、光刻、腐蝕等，制備了特定尺寸的平面圓盤微腔。在此基礎(chǔ)上，在實驗室搭建了平面圓盤CO2激光表面回流處理平臺。通過多次試驗摸索，應(yīng)用實驗室現(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。為了進一步探索平面環(huán)形微腔的光學特性，選用錐形光纖