液体微球中回音壁模式的光学特性研究

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微型谐振腔中的光学回音壁模式具有许多突出的光学特性,同时具有极为重要的应用价值。固体材料微腔中光学回音壁模式的特性及应用已经得到了非常广泛的研究,而液体材料微腔中光学回音壁模式的特性及应用研究却相对较少。  本文在已有的微腔中回音壁模式的研究基础上,针对液体微球中回音壁模式的光学特性及其应用展开研究。为了课题的展开,在理论研究的基础上,对与微腔中回音壁模式相关的重要参数进行了理论分析和光场的仿真,得到了与之相关的基本规律;针对研究目标,提出了基于空心光纤拉锥的单微液滴制备方法,该方法能够较为精确的制备飞升至皮升量级的单个液体微球,陈述了超声雾化方式生产批量液体微球的流程,并对不同方式的优缺点进行了对比;将最新的光纤光镊技术应用到微液滴的操控中,依据应用要求的不同,分别采用了双光纤光镊控制法和环形芯单光纤光镊控制法,为液体微球中回音壁模式的研究找到了新的控制手段;采用光纤锥耦合的方式研究了传统的固体微球中回音壁模式的激发方法,进而将光纤光镊操控与光纤锥耦合相结合,实现了液体微球中回音壁模式的激发,得到了液体微球中回音壁模式的共振光谱,验证了微腔中回音壁模式的基本规律;选用二丁酯作为液滴材料,DCM染料作为掺杂荧光染料,以光纤光镊捕获并激发染料液滴微球中回音壁模式的思路,分别设计并完成了染料液滴激光器实验和染料液滴激光温度传感实验。染料液滴激光器的实验中,得到染料液滴激发出的荧光光谱和多纵模激光光谱,使用直径小于20μm,染料浓度为2.6mmol/L的染料液滴,得到了输出激光的阈值为0.7μJ的染料液滴激光器,研究了液滴直径对激光光谱位置的影响;在染料液滴激光温度传感实验中,得到了染料液滴激光光谱的温度传感数据,测得基于回音壁模式的染料液滴激光的温度灵敏度为0.377nm/℃,相比于固体材料微腔中回音壁模式的温度传感器,具有更高的温度灵敏性,另外,还对对染料的光漂白问题进行了简单探究。  本文结合新型液滴控制及激发方式,对液体材料微球中回音壁模式的光学特性及应用进行了探究,对该领域的进一步完善与发展具有一定的推进作用。
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