法拉第磁光微腔的模式特性研究

发布时间：2024-03-02 01:55

　　具有高品质因子Q以及小模式体积V的回音壁模式微腔,在现代光子学领域中得到了广泛的关注,被应用于激光器、生物传感器和频率梳等研究中。由于回音壁模式微腔可以极大地增强光和物质之间的相互作用。最近,回音壁模式微腔作为增强磁光效应的理想平台,得到了人们的广泛关注。但是磁光微腔中的偏振耦合至今尚未有人深入研究,尽管它在磁光微腔中发挥着非常重要的作用。本文首先从理论上对仅受法拉第效应影响的磁光微腔的模式特性进行了研究。利用有限元方法(COMSOL Multiphysics 5.2a)建立了法拉第微腔的理论模型,并计算出其模式特性。在法拉第微腔中,由于法拉第效应的影响,微腔内本征模式的偏振态由经典的线偏振变为椭圆偏振。在满足耦合条件时,本征模式会相互耦合产生超模,超模的偏振椭圆的取向角和椭圆度角均会发生剧烈改变。超模偏振变化可利用超模耦合理论进行解释,且弱耦合区与强耦合区内的超模模式特性有所不同。最后,我们提出了一种基于法拉第微腔的新型电流传感器,从理论上研究了微腔特性以及外加电流对偏振耦合的影响。在强耦合区,超模偏振椭圆的取向角随外加电流近似呈线性变化,相较于弱耦合区,偏振取向角变化增大了两个量级...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1Fabry-Perot谐振腔示意图

第一章绪论1第一章绪论1.1前言随着科技的发展，光学微腔已成为光学研究的重要方向，被广泛用于激光器、非线性光学以及光学滤波器等领域。如图1-1所示，传统光学微腔由两个或多个反射镜构成。这些反射镜可以使光在封闭路径中来回反射多次，当满足共振条件时，腔体内将发生光的相长干涉。光功率将....

图1-2WGM微球腔中模式示意图[20]：（a）微球腔中模式传播示意图、（b）微球赤道平面上模场分布、（c）微球r平面模场分布、（d）微球径向场分布，红线为球表面

第一章绪论3为绕微腔壁一周波长的整数倍，effn为模式有效折射率，为模式谐振波长。此外，利用电磁场方程，研究者可以使用COMSOL计算出微球腔内电磁场的具体分布。图1-2（b）展示了WGM微球腔内赤道平面的场分布，图（c）和图（d）展示了球坐标系r,,下微球r平面上的模场分布，图....

图1-3回音壁模式微腔常见结构：（a）微球腔[38]、（b）微盘腔[41]、（c）微环腔[42]、（d）微环芯腔[43]（e）微泡腔[44]

第一章绪论5的片上高Q值微环芯腔[39]。该微环芯腔品质因子Q可高达810，比之前的片上集成谐振器大了足足四个量级，这一改进大大激发了人们对于片上微腔的兴趣。2004年，Bolivar等人在片上实现了硅微环和波导的临界耦合，传输损耗降低至1.90.1dB/cm，品质因子Q则达到了....

图1-4磁光效应结构：（a）法拉第效应结构、（b）沃伊德效应结构

第一章绪论8效应。在笛卡尔坐标系下x,y,z，对于这种入射光以及外加磁场均沿着z方向传播的情况，忽略吸收损耗，受法拉第效应影响的材料介电常数张量可以表示为一个厄密矩阵：0000xxzzyyzzigig（1.6）其中zg被称为旋转矢量，方向与外加磁场平行，大小与外加磁场强度成正比。....

本文编号：3916150