导　　师： 余健辉

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 暨南大学

摘　　要： 光力是指光与介质发生动量交换时产生的力,而目前介质中光动量和光力的形式依旧存在争论。光力的准确测量将对光动量形式的确定提供重要的实验依据,因此对光力的测量具有重要的意义。另一方面,飞牛力是指10的-15次方牛顿的力,飞牛光力的测量方法给微弱力的测量研究提出切实可行的方案,如分子间相互作用力的测量、原子辨别和微弱力传感等。另外,通过飞牛光力实现全光操控,将降低光机械器件的光力大小,从而降低器件的工作功率。随着近年来光学器件的小型化趋势,以及微纳波导结构的制备工艺提升,光机械器件的研发与应用得到了长足的进步,但由于波导的特殊结构与制备工艺,目前已实现的光机械器件通常具有较高的刚度系数,造成光力机械效率低下,器件需皮牛(10-12N)量级的光力实现光学操控。当前,飞牛(10-15N)量级光力的准确测量以及应用仍然是技术上的挑战。由于具有尺寸小、质量轻、强消逝场和超低刚度系数等特点,微纳光纤已成为微纳光子学的研究热点。本论文提出基于微纳光纤消逝场耦合的飞牛光力测量方法,具体为结合微纳光纤超低刚度系数的测量和光力驱动下微纳光纤纳米位移的测量,通过胡克定律实现消逝场耦合光力的测量。首先,本论文利用能量均分定理与消逝场耦合机制,对微纳光纤的刚度系数进行了测量,实验测量值为0.54fN/nm,与理论计算值处于同一量级。同时利用白光干涉法对微纳光纤在光力作用下所产生的纳米位移进行了测量,实验观测到的最小纳米位移为10.0nm。结合以上测量结果最终完成对飞牛光力的测量,实验中测得的最小光力为5.4fN。此外,本论文还实现了基于飞牛光力的宽光谱全光光功率控制。由于消逝场耦合光力的大小为61.2fN/mW,以及微纳光纤0.54fN/nm的超低刚度系数,在毫瓦量级的泵浦光作用下微纳光纤发生纳米位移,从而控制探测光透过光功率,实现全光控制。实验采用超连续激光器作为探测光,结果表明超过290nm的探测光可受光力控制,实现了宽光谱全光光功率控制功能,最大调制深度达5.0dB,光控效率达到1.42dB/mW。该研究工作创新之处在于:1、提出了一种对飞牛光力(10-15N)的测量方法。2、提出了一种对两端夹紧微纳光纤的刚度系数测量方法。3、利用飞牛光力(10-15N)实现了全光的宽光谱光功率控制。更多还原

关 键 词： 微纳光纤 飞牛光力 全光器件

分 类 号： [O439]

领　　域： []