976 nm激光抽运二氧化硅微球级联拉曼散射激光的研究

张培进; 黄玉; 郭长磊; 黄衍堂

doi:10.7498/aps.62.224207

摘要

利用电极放电产生的电弧高温熔融二氧化硅单锥细纤, 熔融的二氧化硅在表面张力作用下形成表面光滑的微球, 完成高品质因子微球腔的制备. 将976 nm激光通过锥光纤以倏逝场方式高效耦合入微球, 研究具有高能量密度回廊模的微球腔中的三阶非线性现象——受激拉曼散射现象. 在实验中测得了六级级联的拉曼散射激光, 各级拉曼散射激光分别测得单纵模或多纵模; 在抽运光功率不少于582.6 μW时, 测得位于1200 nm附近的拉曼散射激光; 当抽运光功率为3.014 mW时, 测得位于1287.04 nm附近的第六级拉曼散射激光.

关键词:

Abstract

High-quality-factor microspheres with smooth surface are fabricated through surface tension by heating and fusing a single tapered fiber using arc of electrodes discharge. Stimulated Raman scattering of the third order nonlinear phenomena of microspheres with high power density whispering gallery modes was studied by coupling 976 nm laser into microspheres through tapered fiber as evanescent wave. The total six cascaded Raman lasers were observed in the experiment. At each order, single longitudinal mode and multi longitudinal mode Raman lasers were observed. The Raman laser at around 1200 nm was measured with pump power less than 582.6 μW. The sixth-order Raman laser at around 1287.04 nm was observed when pump power is 3.014 mW.

Keywords:

作者及机构信息

1.
福州大学物理与信息工程学院, 福州 350018

Authors and contacts

1.
College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350018, China

参考文献

[1]	Woodbury E J, Ng W K 1962 Proc. TRE. 50 2347
[2]	Li Z L, Wang Y D, Zhou M, Men Z W, Sun C L, Li Z W 2012 Acta Phys. Sin. 61 064217 (in Chinese) [李占龙, 王一定, 周密, 门志伟, 孙成林, 里佐威 2012 61 064217]
[3]	Liang H M, Du J L, Wang H B, Wang Z H, Luo S R, Yang J G, Zheng W G, Wei X F, Zhu Q H, Huang X J, Wang X D, Guo Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 6994 (in Chinese) [梁慧敏, 杜惊雷, 王宏波, 王治华, 罗时荣, 杨经国, 郑万国, 魏晓峰, 朱启华, 黄晓军, 王晓东, 郭仪 2007 56 6994]
[4]	Jiang Y H, Sun C L, Li Z L, Cao A Y, Li Z W 2011 Acta Phys. Sin. 60 064211 (in Chinese) [姜永恒, 孙成林, 李占龙, 曹安阳, 里佐威 2011 60 064211]
[5]	Brasseur J K, Repasky S K, Carlsten J L 1988 Lasers and Electro-Optics 19 373
[6]	Xu B, Yue G M, Zhang Y C, Hu H L, Zhou J, Hu S X 2003 Chin. Phys. 12 1021 [徐贲, 岳古明, 张寅超, 胡欢陵, 周军, 胡顺星 2003 中国物理 12 1201]
[7]	Kippenberg T J, Spillane S M, Armani D K, Vahala K J 2004 Opt. Lett. 29 1224
[8]	Spillane S M, Kippenberg T J, Vahala K J 2002 Nature 415 621
[9]	Min B, Kippenberg T J, Vahala K J 2003 Opt. Lett. 28 1507
[10]	Liu Z X, Feng M, Guo Q H, Qiao L, L K C 2011 Acta Phys. Sin. 60 014214 (in Chinese) [刘组学, 冯鸣, 郭清华, 乔丽, 吕可称 2011 60 014214]
[11]	Rong H S, Xu S B, Cohen O, Raday O, Lee M, Sih V, Paniccia M 2008 Naturre Photon. 2 170
[12]	Wang Y H, Peng Y J, He X, Song Y F, Yang Y Q 2009 Chin. Phys. B 18 1463
[13]	Li Z Y, Yao J Q, Xu D G, Zhong K, Wang J L, Bing P B 2011 Chin. Phys. B 20 054207
[14]	Peng B L, Shao Y G, Fu L L 2011 Phys. Rev. A 83 054306
[15]	Cai Z P, Xu H Y 2003 Sens. Actuat. A: Phys. 108 187
[16]	Laine J P, Tapalian C, Little B, Haus H 2001 Sens. Actuat. A: Phys. 93 1
[17]	Seguin V L, Haroche S 1997 Mater. Sci. Engineer. B 48 53
[18]	Vrnooy D W, Furusawa A, Georgiades N P, Iichenko V S, Kimble H J 1998 Phys. Rev. A 57 2293
[19]	Guo C L, Huang Y, Zhang P J, Huang Y T 2012 Chin. J. Lasers 40 0302004 (in Chinese) [郭长磊, 黄玉, 张培进, 黄衍堂 2012 中国激光 40 0302004]
[20]	Huang Y T, Guo C L, Huang Y, Zhang P J 2013 Appl. Mech. Mater. 278–280 1063
[21]	Zhou B, Lin H, Pun E Y 2010 Opt. Express 18 18805
[22]	Thomas G A, Shraiman B I, Glodis P G, Stephen M J 2000 Nature 404 262
[23]	Driesen K, Tikhomirov V K, Görller-Walrand C, Rodriguez V D, Seddon A B 2006 Appl. Phys. Lett. 88 073111
[24]	Kippenberg T J 2004 Ph. D. Dissertation (California: California Institute of Technology Pasadena)
[25]	Guo C L, Huang Y 2012 Trans. Proc. SPIE 8418 84180G
[26]	Brambilla G 2010 J. Opt. 12 043001
[27]	Vandembroucq D, Deschamps T, Coussa C, Perriot A, Etienne B, Champagnon B, Martinet C 2008 J. Phys. : Condens. Matter 20 485221
[28]	Seguin V L 1999 Opt. Mater. 11 153
[29]	Sandoghdar V, Treussart F, Hare J, Lefévre-Seguin V, Raimond J M, Haroche S 1996 Phys. Rev. A 54 1777
[30]	F’eron P 2004 Annales de la Fondation Louis de Broglie 29 317

施引文献

[1]	Woodbury E J, Ng W K 1962 Proc. TRE. 50 2347
[2]	Li Z L, Wang Y D, Zhou M, Men Z W, Sun C L, Li Z W 2012 Acta Phys. Sin. 61 064217 (in Chinese) [李占龙, 王一定, 周密, 门志伟, 孙成林, 里佐威 2012 61 064217]
[3]	Liang H M, Du J L, Wang H B, Wang Z H, Luo S R, Yang J G, Zheng W G, Wei X F, Zhu Q H, Huang X J, Wang X D, Guo Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 6994 (in Chinese) [梁慧敏, 杜惊雷, 王宏波, 王治华, 罗时荣, 杨经国, 郑万国, 魏晓峰, 朱启华, 黄晓军, 王晓东, 郭仪 2007 56 6994]
[4]	Jiang Y H, Sun C L, Li Z L, Cao A Y, Li Z W 2011 Acta Phys. Sin. 60 064211 (in Chinese) [姜永恒, 孙成林, 李占龙, 曹安阳, 里佐威 2011 60 064211]
[5]	Brasseur J K, Repasky S K, Carlsten J L 1988 Lasers and Electro-Optics 19 373
[6]	Xu B, Yue G M, Zhang Y C, Hu H L, Zhou J, Hu S X 2003 Chin. Phys. 12 1021 [徐贲, 岳古明, 张寅超, 胡欢陵, 周军, 胡顺星 2003 中国物理 12 1201]
[7]	Kippenberg T J, Spillane S M, Armani D K, Vahala K J 2004 Opt. Lett. 29 1224
[8]	Spillane S M, Kippenberg T J, Vahala K J 2002 Nature 415 621
[9]	Min B, Kippenberg T J, Vahala K J 2003 Opt. Lett. 28 1507
[10]	Liu Z X, Feng M, Guo Q H, Qiao L, L K C 2011 Acta Phys. Sin. 60 014214 (in Chinese) [刘组学, 冯鸣, 郭清华, 乔丽, 吕可称 2011 60 014214]
[11]	Rong H S, Xu S B, Cohen O, Raday O, Lee M, Sih V, Paniccia M 2008 Naturre Photon. 2 170
[12]	Wang Y H, Peng Y J, He X, Song Y F, Yang Y Q 2009 Chin. Phys. B 18 1463
[13]	Li Z Y, Yao J Q, Xu D G, Zhong K, Wang J L, Bing P B 2011 Chin. Phys. B 20 054207
[14]	Peng B L, Shao Y G, Fu L L 2011 Phys. Rev. A 83 054306
[15]	Cai Z P, Xu H Y 2003 Sens. Actuat. A: Phys. 108 187
[16]	Laine J P, Tapalian C, Little B, Haus H 2001 Sens. Actuat. A: Phys. 93 1
[17]	Seguin V L, Haroche S 1997 Mater. Sci. Engineer. B 48 53
[18]	Vrnooy D W, Furusawa A, Georgiades N P, Iichenko V S, Kimble H J 1998 Phys. Rev. A 57 2293
[19]	Guo C L, Huang Y, Zhang P J, Huang Y T 2012 Chin. J. Lasers 40 0302004 (in Chinese) [郭长磊, 黄玉, 张培进, 黄衍堂 2012 中国激光 40 0302004]
[20]	Huang Y T, Guo C L, Huang Y, Zhang P J 2013 Appl. Mech. Mater. 278–280 1063
[21]	Zhou B, Lin H, Pun E Y 2010 Opt. Express 18 18805
[22]	Thomas G A, Shraiman B I, Glodis P G, Stephen M J 2000 Nature 404 262
[23]	Driesen K, Tikhomirov V K, Görller-Walrand C, Rodriguez V D, Seddon A B 2006 Appl. Phys. Lett. 88 073111
[24]	Kippenberg T J 2004 Ph. D. Dissertation (California: California Institute of Technology Pasadena)
[25]	Guo C L, Huang Y 2012 Trans. Proc. SPIE 8418 84180G
[26]	Brambilla G 2010 J. Opt. 12 043001
[27]	Vandembroucq D, Deschamps T, Coussa C, Perriot A, Etienne B, Champagnon B, Martinet C 2008 J. Phys. : Condens. Matter 20 485221
[28]	Seguin V L 1999 Opt. Mater. 11 153
[29]	Sandoghdar V, Treussart F, Hare J, Lefévre-Seguin V, Raimond J M, Haroche S 1996 Phys. Rev. A 54 1777
[30]	F’eron P 2004 Annales de la Fondation Louis de Broglie 29 317

[1]	刘俊杰, 盛泉, 王盟, 张钧翔, 耿兴宁, 石争, 王爱华, 史伟, 姚建铨. 基于腔内球差选模产生高阶拉盖尔-高斯模式激光. , 2022, 71(1): 014204. doi: 10.7498/aps.71.20211514
[2]	孙苗, 杨爽, 汤玉泉, 赵晓虎, 张志荣, 庄飞宇. 基于拉曼散射光动态校准的分布式光纤温度传感系统. , 2022, 71(20): 200701. doi: 10.7498/aps.71.20220611
[3]	熊磊, 丁洪伟, 李光元. 银纳米粒子阵列中衍射诱导高品质因子的四偶极晶格等离子体模式. , 2022, 71(4): 047802. doi: 10.7498/aps.71.20211629
[4]	王凯楠, 程冰, 周寅, 陈佩军, 朱栋, 翁堪兴, 王河林, 彭树萍, 王肖隆, 吴彬, 林强. 基于1560 nm外腔式激光器的拉曼光锁相技术. , 2021, 70(17): 170303. doi: 10.7498/aps.70.20210432
[5]	熊磊. 银纳米粒子阵列中衍射诱导高品质因子的四偶极晶格等离子体共振. , 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211629
[6]	吴佳辰, 宋峥, 谢溢锋, 周心雨, 周沛, 穆鹏华, 李念强. 基于激光器阵列后处理的混沌熵源获取高品质随机数. , 2021, 70(10): 104205. doi: 10.7498/aps.70.20202034
[7]	蒋康男, 冯珂, 柯林佟, 余昌海, 张志钧, 秦志勇, 刘建胜, 王文涛, 李儒新. 高品质激光尾波场电子加速器. , 2021, 70(8): 084103. doi: 10.7498/aps.70.20201993
[8]	蒋黎英, 易颖婷, 易早, 杨华, 李治友, 苏炬, 周自刚, 陈喜芳, 易有根. 基于单层二硫化钼的高品质因子、高品质因数的四波段完美吸收器. , 2021, 70(12): 128101. doi: 10.7498/aps.70.20202163
[9]	涂兴华, 赵宜超. 对称熔融拉锥型光纤光栅温度和应力传感特性. , 2019, 68(24): 244204. doi: 10.7498/aps.68.20191034
[10]	李斌, 罗时文, 余安澜, 熊东升, 王新兵, 左都罗. 共焦腔增强的空气拉曼散射. , 2017, 66(19): 190703. doi: 10.7498/aps.66.190703
[11]	郭旭东, 唐军, 刘文耀, 郭浩, 房国成, 赵苗苗, 王磊, 夏美晶, 刘俊. 锥柱型光纤探针在表面增强拉曼散射方面的应用. , 2017, 66(4): 044208. doi: 10.7498/aps.66.044208
[12]	黄衍堂, 彭隆祥, 庄世坚, 李强龙, 廖廷俤, 许灿华, 段亚凡. 掺钕微球的受激辐射激光和自受激拉曼散射. , 2017, 66(24): 244208. doi: 10.7498/aps.66.244208
[13]	严雪过, 沈毅, 潘聪, 李鹏, 丁志华. 基于拉锥结构的全光纤型内窥OCT探针研究. , 2016, 65(2): 024201. doi: 10.7498/aps.65.024201
[14]	张兴迪, 吴越豪, 杨正胜, 戴世勋, 张培晴, 张巍, 徐铁锋, 张勤远. Tm3+掺杂Ge-Ga-S玻璃微球-石英光纤锥耦合系统的荧光回廊模特性. , 2016, 65(14): 144205. doi: 10.7498/aps.65.144205
[15]	王涛, 杨旭, 刘晓斐, 雷府川, 高铭, 胡蕴琪, 龙桂鲁. 基于回音壁微腔拉曼激光的纳米粒子探测. , 2015, 64(16): 164212. doi: 10.7498/aps.64.164212
[16]	李英, 胡艳军. 激光波长对纳米光纤俘获和输送聚苯乙烯微球的影响. , 2014, 63(4): 048703. doi: 10.7498/aps.63.048703
[17]	黄婧, 黄衍堂, 吴天娇, 黄玉, 张培进, 郭长磊. 用锥光纤微球研究Er3+/Yb3+共掺氟氧玻璃陶瓷的发光特性. , 2014, 63(12): 127802. doi: 10.7498/aps.63.127802
[18]	张龙, 韩海年, 侯磊, 于子蛟, 朱政, 贾玉磊, 魏志义. 基于光子晶体光纤和拉锥式单模光纤的超连续光谱产生的实验研究. , 2014, 63(19): 194208. doi: 10.7498/aps.63.194208
[19]	尹彬, 柏云龙, 齐艳辉, 冯素春, 简水生. 拉锥型啁啾光纤光栅滤波器的研究. , 2013, 62(21): 214213. doi: 10.7498/aps.62.214213
[20]	陈翔, 米贤武. 二能级原子与高品质因子腔的自发辐射特性. , 2011, 60(10): 104204. doi: 10.7498/aps.60.104204

计量

文章访问数: 6607
PDF下载量: 590
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板