《微結構光纖回音壁模式機理及套用的研究》是依託南開大學，由張昊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微結構光纖回音壁模式機理及套用的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張昊
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
微結構光纖具有二維周期性折射率分布，與傳統單模光纖相比其結構設計靈活、具有獨特的傳導機制和色散特性，同時微空氣孔的存在又為功能性材料的填充提供了條件，為相關研究開闢了更為廣闊的空間及套用前景。本項目中我們提出了在一種創新性構想，分別以微結構光纖作為傳導光纖和回音壁模式（WGM: Whispering Gallery Mode）光纖，對微結構光纖WGM系統中WGM的傳導機制及其模式耦合機理進行深入的理論和實驗研究，進而揭示光子在倏逝場耦合及WGM激發過程中的運動及其相互作用的普適物理規律。在掌握相關規律和分析方法的基礎上，還將對基於微結構光纖的WGM器件進行研究。通過填充功能材料，進一步調控WGM及其模式耦合特性。通過本項目的研究，我們將創建出能夠解釋微結構光纖WGM系統中WGM傳導及其模式耦合相互作用過程中基本物理現象和機制的普適理論，進而研製出一系列新穎的可調諧WGM器件。
結題摘要
本項目旨在研究微結構光纖及特定光纖微結構中的回音壁模式（WGM）傳導機制及其模式耦合機理，創建出能夠解釋微結構光纖WGM系統中WGM傳導及其模式耦合相互作用過程中基本物理現象和機制的普適理論，進而研製出一系列新型可調諧WGM光纖器件。圍繞以上的研究目標，我們的研究工作主要在以下方面展開： ① 建立基於微結構光纖的WGM系統中WGM傳導機制與複雜模式耦合作用的理論分析模型；掌握光子在光纖倏逝場的產生、模式耦合過程及WGM的激發過程中的運動學及相互作用規律； ② 掌握在不同微結構光纖上寫制光柵及光纖與WGM微諧振腔耦合等的工藝技術，並在此基礎上建立研究光纖WGM的實驗研究系統平台，為後續相關研究提供硬體支撐及技術儲備； ③ 面向通信、感測等領域的套用要求，研究光纖的功能材料集成工藝。通過理論分析功能材料對微結構光纖微腔回音壁模式特性的影響，設計並實現兩種以上的微結構光纖WGM新型功能器件； 為此，我們在光纖WGM模式激發的增強、微結構光纖WGM微流感測器的設計、WGM調控機制及光控可調諧WGM光纖器件的研製、光纖WGM微腔雷射器的研製、基於聲致光纖光柵的光纖耦合模式特性調控、基於功能材料集成的光纖功能器件等方面開展了系統的研究。其中最具代表性的研究工作包括：設計並建立了光纖WGM相關研究的實驗系統平台；分別利用光纖錯位熔接及聲柵調控光纖模式耦合特性的方式提高了光纖WGM激發效率；通過向微結構光纖包層空氣孔填充液態磁流體材料，實現了對微結構光纖WGM透射光譜的雷射控制調諧；研製出基於光纖尖端放電的石英微球WGM微腔，並在其表面塗覆偶氮材料薄膜，利用其光致異構特性實現了基於雷射調諧的微腔WGM器件；進一步通過液態磁流體材料填充石英毛細管，利用其光熱效應實現了光控WGM器件；此外通過雷射染料填充石英毛細管，研製出基於毛細管的WGM雷射器，並對軸向泵浦和側向泵浦方式對雷射特性的影響進行了比較研究；利用不同染料溶液對邊孔光纖進行了填充，利用腔輔助能量轉移效應實現了低閾值WGM雷射器。
