[發明專利]一種獲取微諧振腔品質因子的方法

有效

• 申請號: 201911104458.0
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110823530B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 劉曉平;張笑裴;呂海斌
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務所 32305
• 代理人: 李媛媛

本發明公開了一種獲取微諧振腔品質因子的方法。該方法的步驟包括：將掃頻激光分為參考光和耦合入微諧振腔的光，并采集微諧振腔的背反射信號光，背反射信號光與參考光在耦合器中發生拍頻干涉；對獲取的拍頻干涉信號施加傅里葉變換，獲取微諧振腔在距離域上的功率衰減信號；并通過線性擬合得到功率衰減因子，最終計算確定微諧振腔品質因子。本發明提供了一種新的計算微諧振腔品質因子的方法，在微諧振腔處只需要單端耦合輸入，即可精確、便捷地獲得微諧振腔的品質因子。

技術領域

本發明涉及光電子探測技術和光電器件表征技術領域。具體涉及一種獲取微諧振腔品質因子的方法。

背景技術

諧振腔一直以來在現代光學領域扮演著重要的角色，它不僅是激光器相關領域的基石；同時，它也在精確測量和探測方面應用廣泛，以及在非線性光學領域發揮著巨大作用。但是，常規光學共振腔的某些特性極大地限制了它的使用范圍，比如尺寸、重量、對準難度以及穩定性問題等等。為了解決以上這些問題，近些年來人們著力發展了集成微諧振腔，包含集成微諧振腔的理論研究、制備加工、性能測試以及相關應用。

為了保證設計加工的微諧振腔的性能，一般會通過測量微諧振腔的品質因子來確定其工作性能和傳播損耗。常規的測量手段，是利用光譜儀或者光功率計進行透射測量品質因子，但是這種透射式總體測量會帶來一個很大的缺點，就是當片上有不可避免的串聯的損耗或干擾時，得到的是一個總體值。普通的透射測量只能是混合式測量，無法定位提取內部某一處的品質因子。

發明內容

針對以上現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種獲取微諧振腔品質因子的方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種獲取微諧振腔品質因子的方法，具體步驟包括：

S1、將掃頻激光分為兩路，第一路光為參考光，第二路光耦合入微諧振腔，并采集微諧振腔的背反射信號光，所得背反射信號光與參考光在耦合器中發生拍頻干涉，獲取諧振光疊加的拍頻干涉信號；

S2、對諧振光疊加的拍頻干涉信號施加窗口傅里葉變換，獲取微諧振腔在距離域上的功率衰減信號；

S3、對功率衰減信號進行線性擬合，獲取微諧振腔的功率衰減因子；

S4、根據步驟S3的功率衰減因子，獲取微諧振腔品質因子。

本發明利用背反射的方法獲取微諧振腔的品質因子，優勢在于：

(1)該方法只需要一端輸入，就可以精確測量出微諧振腔的品質因子，減小了測試難度。

(2)該方法能夠有效排除光路其他部分的損耗干擾，可定位測量目標位置處的微諧振腔損耗。

(3)本發明的方法適合于多種尺寸、材料和幾何形狀的微諧振腔測試。

附圖說明

圖1為本發明的測量方法流程圖；

圖2為本發明裝置結構示意圖；

圖3為使用本發明裝置得到的拍頻干涉信號，此時信號包含多個諧振狀態；

圖4為使用本發明裝置得到的拍頻干涉信號，此時信號包含一個諧振狀態；

圖5為使用本發明裝置得到的功率衰減信號，此時是直接對所有諧振狀態進行了變換；

圖6為使用本發明裝置得到的功率衰減信號，此時選取了從f₁＝1533.01nm到f₂＝1533.07nm的單個諧振部分；

圖7為使用本發明裝置得到的3個不同的微諧振腔(a、b、c)的功率衰減信號，不同品質因子的微諧振腔顯示出不同的衰減結果；

圖8為使用常規的透射測量方法得到的微諧振腔a、b和c的品質因子結果。