自由空间泵浦玻璃微球的光学特性

丁海珍， 吴越豪， 王训四

(1． 宁波大学高等技术研究院 红外材料及器件实验室， 浙江 宁波 315211；2． 宁波大学 信息科学与工程学院， 浙江 宁波 315211 )

1 引 言

微球谐振腔在诸如生物医学传感、温度测量、非线性光学等领域有许多重要的应用[1-5]。为了将外界的泵浦光能量导入微球谐振腔中，已经提出了多种不同的泵浦耦合方法。例如，Braginsky等将微球置于直角棱镜的斜面上，利用泵浦光在斜面上全反射形成的倏逝波场与微球进行耦合[6]。这种耦合方式仅需使用简单传统的光学仪器，但是光学对准较为困难且耦合效率不高，因此并未获得广泛应用。Laine等则将石英光纤的包层除去，将纤芯暴露在空气中与微球直接接触，利用泵浦光在纤芯中全反射时形成的倏逝波场与微球耦合[7]。这种方法需要使用腐蚀性化学试剂处理光纤包层，并且由于纤芯直径较大，它所产生的倏逝波场与微球之间的耦合效率并未得到优化。微纳光纤锥耦合法是目前使用最广泛的为微球谐振腔导入泵浦光的实验方法。相比于光纤纤芯，微纳光纤锥的直径仅为1 μm左右，因此可形成更明显的倏逝波场从而与微球谐振腔形成更有效的能量转移。目前大多数微球谐振腔的实验工作都采用了这种泵浦耦合方法，例如诸多见于报道的有源微球激光器、无源受激拉曼散射微球激光器、微球谐振腔光放大器等[8-12]。

尽管光纤锥耦合法具有良好的耦合效率，然而受限于光纤锥制备工艺的复杂性和锥体本身的脆弱性，这种耦合方法几乎无法在实验室以外的环境中使用。……