基于长周期光纤光栅的全光纤高Q微环共振器 quasi-distributed 和波长选择性耦合方法

本文主要探讨了一种新颖的全光纤方法，用于将光耦合到高Q值的二氧化硅微环谐振器（Silica Whispering Gallery Mode, WGM）光学微腔中。这项技术依赖于一对在同一条二氧化硅光纤上刻写的长周期光纤光栅（Long Period Fiber Gratings, LPGs），以及在两个LPG之间嵌入的厚光纤锥（约15-18微米的腰径）。这种耦合结构设计巧妙且非常稳健，通过简单地串联具有不同带宽的LPG，可以在同一根光纤中多次复制，实现多位置的微腔光路控制。 该方法的关键在于利用长周期光纤光栅的特性，它们能够提供波长选择性。LPG的工作原理是基于光的衍射，当光通过具有周期性变化折射率的光纤时，会因光的相位匹配条件而发生反射，形成特定的光谱响应。通过调整每个LPG的周期，可以实现对不同波长的光进行分选和聚焦，从而针对不同的微腔模式进行耦合。 研究人员通过测量，发现这些微腔的典型质量因子（Q-factor）可达到10^8级别，这意味着微环的光存储能力非常高，对于光信号的衰减非常小。同时，他们还实现了高达60%的总耦合效率，这意味着大部分输入的光能量能够有效地传输到微腔中，这对于光信号的处理和传感应用至关重要。 这项技术的独特之处在于它支持所谓的"准分布式"和"波长选择性"地址化。"准分布式"意味着多个微腔可以沿光纤分布，但又保持一定程度的相互独立，这在需要大量微腔的集成系统中具有显著优势。"波长选择性"则使得能够精确地控制特定波长的光与特定微腔的交互，这对于光通信、量子信息处理和光操控等领域具有广泛的应用前景，如光存储、光开关、光滤波器以及光探测器等。 这种基于长周期光纤光栅和厚光纤锥的微腔耦合方案不仅提高了光与微腔的交互效率，还为光集成和微型化光学系统的设计提供了新的解决方案，为未来的光电子学和量子光学研究开辟了新的可能。