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回音壁模式(WhisperingGalleryMode,WGM)光学微腔具有高Q值,在低阈值和超低阈值的微腔激光辐射和应用领域被逐渐重视。在实验里,泵浦光沿圆柱型微腔轴向的消逝波光泵浦,显著地提高消逝波增益耦合圆形微腔的泵浦效率,增加增益的轴向长度。对于轴向光泵浦的消逝波激励增益方式,增益由泵浦光在微腔界面外的消逝场激励产生,消逝场的偏振状态决定了受激分子的振动状态,进而决定了消逝波激励的WGM光纤激光器激光辐射的偏振性质。我们在先前的实验中发现,当泵浦光沿光纤轴向在光纤中传播时,WGM激光只存在横电波(TE);当泵浦光以偏斜光线方式沿光纤的近轴向泵浦时,WGM激光既存在TE波又存在横磁波(TM),即形成混合偏振激光。本文主要研究混合偏振激光的形成原因和特点,主要有以下几方面:
(1)实验中对特定的柱形微腔和泵浦光光强,只改变泵浦光的偏振方向,记录了WGM激光光强和模式随泵浦光偏振方向的变化。另一方面在泵浦光入射方向改变的情况下,用消逝波激励的回音壁模式激光理论,分析解释了混合偏振激光形成的原因,很好的解释了实验现象。并为以后对混合偏振激光的研究打下了很好的理论基础。
(2)分别配制了浓度为3×10—3M/L的罗丹明6G乙醇和乙二醇母液,用改变两种母液体积比的方法获取不同折射率的染料混合溶液(增益包层溶液),将同一直径的光纤分别浸入不同折射率的罗丹明6G混合溶液中,采用偏斜光线泵浦消逝波激励染料增益的方式,研究回音壁模式光纤激光TE和TM模式间隔和混合溶液的折射率之间的关系;实验发现,随着激光染料的混合溶液折射率的增加,TE和TM模式之间波数差单调的减小。用消逝波激励的回音壁模式激光理论,导出了TE和TM模之间波数差随折射率变化的公式,与实验所得激光的谱线进行比较,二者比较吻合。
(3)将同一直径石英光纤分别浸入不同折射率的罗丹明6G乙醇和乙二醇混合溶液中,采用偏斜光线泵浦消逝波激励染料增益的方式,研究回音壁模式激光辐射的光谱中心波长随包层溶液折射率变化的规律。实验发现,随包层溶液折射率的增加,回音壁模式激光辐射的中心波长向短波方向移动,辐射的波长范围变窄。用回音壁模式激光的辐射理论结合激光染料的四能级模型和激光阈值条件,较好地解释了实验现象。