[实用新型]一种微环芯腔

说明书

本实用新型涉及一种微环芯腔，所述微环芯腔的直径为400‑3000μm，所述微环芯腔的环芯直径为20‑40μm，本实用新型通过调控微环芯腔的尺寸，有效减少光学模式在一个FSR内的模式数目，从而减少了光学模式间的相互作用；且所述微环芯腔具有高光学品质因子和优良色散曲线；使得光学孤子的产生成为可能；本实用新型所述微环芯腔的制备方法采用分步激光回流，其所需的激光回流的功率低，对设备要求低。

技术领域

本实用新型属于光学微腔领域，涉及一种微环芯腔。

背景技术

回音壁光学微腔主要分为微盘腔、微环芯腔和微球腔(参见文献：M.L.Gorodetsky,A.A.Savchenkov,and V.S.Ilchenko,“Ultimate Q of optical microsphereresonators”,Opt.Lett.21,453(1996)；D.W.Vernooy,V.S.Ilchenko,H. Mabuchi,E.W.Streed,and H.J.Kimble,“High-Q measurements of fused-silica microspheresin the near infrared”,Opt.Lett.23,247(1998))，由于其具有高Q值和模式体积小的优良特点，而被广泛应用于腔光力学，生物探测，光学频率梳等研究。在某些非线性应用中，微腔的色散则是很重要的一个影响参数。例如在光梳中，色散决定了处于参量增益最大值的频率，以及在一定泵浦功率下的光梳带宽。在微腔中，色散分为材料色散和几何色散，它取决于工作的波长和横模族(参见文献：J.Li,H.Lee,K.Y.Yang,and K.J.Vahala,“Sidebandspectroscopy and dispersion measurement in microcavities,”Opt.Express 24,26337 (2012))。现有的微环芯腔，环芯直径大，样品厚度厚，导致样品会存在大量的模式。环芯中存在大量的模式，则不可避免会出现模式之间的相互作用，从而影响微腔内一些非线性现象的产生。理论上，微腔直径越大，热效应不显著而且Q值越高，这样有利于非线性效应的观察。常用的微环芯制作方法在制作大尺寸样品时，由于应力的作用以及激光器功率有限，我们通常会将样品刻蚀地很深，这样会导致微环芯腔的环芯直径过大，这样一来就无法很好地控制腔内色散(参见文献：T.Chen,H.Lee,and K.Vahala,“Thermal stress insilica-on-silicon disk resonators,”Appl.Phys.Lett.102,031113(2013))。

微环芯腔的模式数对某些非线性现象的产生也有很大的影响。由于微环芯腔中大量模式的存在，会导致模式与模式之间相互作用，改变光梳所泵浦的腔模色散，进而影响光梳的产生。因此，减少微环芯腔的模式数量，从而降低模式之间的相互作用，则光梳更容易产生(参见文献：J.Ma,X.Jiang,M.Xiao,“Kerr frequency combs in large-size,ultra-high-Q toroid microcavities with low repetition rates,”Photon.Res,5,56(2017))。

目前，通常采用改变微盘腔的倾角来控制几何色散，增大倾角可以有效控制色散。但是由于大倾角的微盘腔很难制备，而且由此会引发的侧壁光滑度的问题，其对光学微腔的品质有很大的影响(参见文献：H.Lee,T.Chen,J.Li,K.Y. Yang,S.Jeon,O.Painter,andK.J.Vahala,“Chemically etched ultrahigh-Q wedge-resonator on a silicon chip,”Nat.Photonics 6,369–373(2012))；

因此，开发一种具有高光学品质因子和优良色散曲线的微环芯腔及其制备方法仍具有重要意义。

实用新型内容