微球與光纖耦合系統(tǒng)光學(xué)特性的理論計算和設(shè)計優(yōu)化.pdf

1、該論文將微球與錐形光纖作為一個有機的整體形成一個耦合系統(tǒng),構(gòu)成了集成光學(xué)中一個全新的基本結(jié)構(gòu)單元作為研究對象.對錐形光纖作為有效激發(fā)微球高品質(zhì)因數(shù)回廊模的泵浦方式具有的潛在優(yōu)勢進行了評述,并利用量子電動力學(xué)理論計分析了策腔的回廊模特、光纖地模特性、光纖波導(dǎo)模特性及有關(guān)的耦合模理論.首次提出了靜態(tài)凈耦合效率的概念,以描述具有固有損耗的微球與錐形光纖耦合系統(tǒng)有效率的概念,以描述具有固有損耗的微量透過能力的功率耦合系數(shù)的本質(zhì)區(qū)別,并推導(dǎo)出它們

2、依賴于系統(tǒng)的幾何參數(shù)的解析表達式.利用這些表達式,給出實現(xiàn)最佳耦合的解析條件,并進行了分析討論.首次提出了次增益介質(zhì)引入微球,以使耦合系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo):Q值提高幾個數(shù)量級, 并發(fā)現(xiàn)了耦合系統(tǒng)的新的特性和應(yīng)用.對于增益系數(shù)可視為常數(shù)的情況,論文中揭示了增益系數(shù)與固有損耗系數(shù)的大小關(guān)系對耦合系統(tǒng)輸出特性有質(zhì)的影響.特別地,發(fā)現(xiàn)增益系數(shù)大于固有損耗系數(shù)時,存在強烈的功率放大現(xiàn)象,這使耦合系統(tǒng)有可能成為新的光學(xué)放大器.同時,對系統(tǒng)進行修改,發(fā)現(xiàn)其

3、對位于球赤道表面上的有吸收的分子樣品異常敏感,并利用推導(dǎo)出的敏感因子的解析表達式,探討了其作為單分子傳感的可能性.通過研究耦合系統(tǒng)中微球的非線性Kerr效應(yīng)對其輸出特性的影響,發(fā)現(xiàn)了本耦合系統(tǒng)在較低入射功率下即可產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)和差分放大現(xiàn)象,并首次推導(dǎo)出產(chǎn)生這些非線性現(xiàn)象的臨界解析條件以及實際雙穩(wěn)態(tài)器件的基本指標(biāo)參數(shù)的解析表達式,利用這些表達式分析了各參數(shù)對雙穩(wěn)態(tài)和差分放大運行的控制作用,為該系統(tǒng)用作光子計算機、高速全光學(xué)處理系統(tǒng)中的光學(xué)存