锥形光纤激发微球腔的高Q回音壁模式及其热效应调控

本文主要探讨了锥形光纤倏逝场在微球腔高品质因子（Q）回音壁模式（WGM）中的应用。作者介绍了一种高性能的SiO2光学微球腔的制备方法，该微球腔具有高Q值特性，对于光波的存储和处理具有重要意义。研究使用了NewFocus窄线宽（300 kHz）的单模可调谐激光器（1520-1570 nm）作为激发光源，通过直径仅为1.2 μm的锥形光纤，精确地激发直径为150 μm的SiO2微球腔，实现了对微球腔光学模式的精细操控。 在实验过程中，作者特别关注了微球腔在高功率光激发下的热效应。他们发现，微球腔的温度分布直接影响其共振谱线，由于SiO2材料的热膨胀以及热光效应导致折射率的变化，使得微球腔的共振频率会随温度升高而发生平移，平移速率高达2.5 GHz/℃。这表明，有效地管理微球腔的激发功率是控制热效应的关键，通过调控WGM的激发功率，可以抑制这种热效应，从而保持微球腔工作在稳定的高Q模式下。 此外，研究者还发现，调整锥形光纤的耦合激发角度可以有效地抑制微球腔的高阶模式，这有助于减少非线性效应，提高系统稳定性。实验结果显示，当微球腔的共振谱线宽度达到22 MHz时，对应的Q值为107，这显示出微球腔在激光技术中具有很高的性能潜力。 本文提供了关于锥形光纤与SiO2微球腔耦合技术在高Q WGM模式下的详细研究，这对于理解并优化光子学器件，特别是在量子信息处理、光学存储和传感等领域有着重要的理论和实践价值。同时，本文的工作也为未来设计和制造更高效的微纳光学系统提供了一种有效的策略。