基于 Whispering Gallery 模式的可调超窄带光学滤波器

0 下载量 42 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 971KB PDF 举报
"基于微 Whispering Gallery 模式的可调谐超窄带光学滤波器" 在光学领域,实现高精度的滤波对于多种应用至关重要,如光通信、光谱分析和激光技术等。本文报告了一种创新的光学滤波器设计,即基于 Whispering Gallery 模式(WGM)的混合微球结构。这种滤波器的特点在于其极高的品质因数(Quality Factor,Q 因数)大于108,以及小于1pm的传输光谱带宽,这显著优于传统的二氧化硅(SiO2)微球。此外,它还具有增强的边模抑制比,能够更有效地抑制非中心模式,提高信号纯度。 Whispering Gallery 模式是微球或微盘等微结构中的一种光学现象,当光在这些结构的表面以近乎全反射的方式传播时,会在内部形成一系列紧密的环形模式。这些模式具有非常高的 Q 因数,使得微球能够在特定频率上存储并保持光能,从而实现对光谱的精细控制。在本研究中,通过在 SiO2 微球上添加涂层,研究人员成功地优化了这种模式,进一步提高了滤波性能。 实验中,研究人员详细测量了微球表面的粗糙度和 WGM 传输光谱,以确保其光学特性。他们利用这种混合微球结构实现了0.01nm带宽的单波长光纤激光输出,且该激光器的波长可调谐。这里,SiO2 微球被用作模式选择器,帮助选取特定的 WGM,从而实现精确的滤波效果。 混合微球的光学场分布和不同涂层参数下的 WGM 传输光谱也进行了分析。通过调整涂层的厚度和材料属性,可以控制微球的光学响应,进而调整滤波器的工作波长。这一成果不仅为光学滤波技术提供了新的解决方案,也为未来的光学器件设计,特别是高精度激光源和光谱仪的发展,开辟了新的可能。 这项工作展示了 Whispering Gallery 模式的混合微球在构建超窄带光学滤波器方面的潜力,其优越的性能指标和可调谐性将有望应用于对光谱分辨率要求极高的科学和工业应用中。未来的研究可能会进一步探索如何扩大这种滤波器的波长覆盖范围,以及如何将其集成到现有的光子学系统中,以满足不断增长的光学通信和量子信息处理需求。