梯度折射率微腔的设计、仿真和制造

光学微腔是一种通过谐振循环作用将光束缚于微小空间中并长时间持续存在的光学器件,其中回音壁模式微腔具有较高的Q值,在基础物理研究以及光电子器件制造领域都有重要的研究价值。然而,回音壁模式微腔实验中需要微腔侧面保持极高的光洁度,与耦合波导之间保持几十纳米的耦合距离,使得微腔的制作、耦合和封装变得非常困难,严重阻碍了这类器件走向实际应用。
本课题提出梯度折射率光学微腔概念,通过引入径向折射率梯度来改变光线方向,构成闭合光路。依据光线传输理论,确定了折射率变化条件。梯度腔不依赖于表面全反射,从而避免了表面粗糙、沾污或吸附引起的光散射,保证了微腔的高Q值特性, 降低了微腔制造、使用和封装难度,为光学微腔走向高端应用探索出新的道路。