[发明专利]一种光学微腔

说明书

本发明公开了一种光学微腔，该光学微腔为具有沿径向连续变化折射率的梯度折射率微腔，该梯度折射率微腔在内部形成不依赖于界面全反射的束缚光场。通过控制折射率梯度，在微腔内确定位置上形成闭合光路。这种光学微腔不依赖界面全反射、模场被约束在微腔内部、不完全依靠微腔的倏逝场进行耦合，避免了传统回音壁模式微腔抗环境干扰能力差、品质因子难以提升、耦合困难、耦合稳定性差的缺点。

技术领域

本发明属于光学器件领域，具体涉及一种光学微腔。

背景技术

光学微腔是一种通过谐振循环作用将光束缚于微小空间中并持续很长时间的光学器件。光学微腔中循环的光子显著增强了谐振场与腔材料或者环境介质之间的相干与非相干作用，其模式场有很高的能量密度和特定光场的分布，这种受限的光场能够强烈地增强光和物质之间的相互作用，广泛地应用于基础物理研究和应用光子学器件两大领域。

目前，人们研究的光学微腔主要有三大类，包括传统的法珀型腔、光子晶体微腔和回音壁模式(WGM)微腔。其中，法珀型微腔依靠两镜面的反射形成腔体。光子晶体微腔基于光子晶体中的微小缺陷形成腔体，它们的品质因子较低。WGM微腔具有较高品质因子，依靠腔体本身与环境的折射率差而使光线在微腔内表面连续全内反射形成WGM模式，将光耦合进WGM微腔通常方法是用全反射器件产生的倏逝波进行耦合。局域在微腔表面的倏逝场易于受到表面缺陷(表面光洁度、表面吸附、表面沾污)、环境污染等因素影响，使得品质因子难以提升、耦合困难、耦合稳定性差(参见董永超的回音壁模式微腔的耦合特性与封装技术研究[D].中国科学技术大学,2016.)。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种光学微腔，不依赖表面全反射、模场不在微腔的表面、不完全依靠微腔的倏逝场进行耦合，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种光学微腔，该光学微腔为具有沿径向连续变化折射率的梯度折射率微腔，该梯度折射率微腔在内部形成不依赖于界面全反射的束缚光场。

与现有技术相比，本发明所提供的光学微腔，其有益效果包括：

由于是具有连续变化梯度折射率的梯度折射率微腔，微腔从内至外的不同位置具有不同的折射率，利用梯度折射率能在微腔内部形成光线闭合的束缚光场，这种光学微腔不依赖表面全反射、模场不在微腔的表面、不完全依靠微腔的倏逝场进行耦合，避免了传统回音壁模式微腔抗环境干扰能力差、品质因子难以提升、耦合困难、耦合稳定性差的缺点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的梯度折射率光学微腔的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的梯度折射率光学微腔的径向折射率分布示意图和模场位置示意图。

图3为本发明实施例提供的梯度折射率光学微腔与棱镜的耦合系统的FDTD仿真模型示意图。

图4为本发明实施例提供的光学微腔输入高斯脉冲光后获得的透射光谱的示意图。

图5为本发明实施例提供的梯度折射率微腔的耦合装置立体结构示意图。

图6为图5的前视图。

图中：1-梯度折射率微腔；2-预测模场位置；3-棱镜；4-传导光；5-玻璃片。

具体实施方式