连续波腔衰荡法用于微球腔Q值测量的研究

摘要

随着社会的发展，工业生产过程中会排放出大量的有毒有害物质，这将严重危及人类的健康，能否实现对这些物质快速、实时有效的监测对高灵敏度传感技术提出了巨大的挑战。
　　近年来，光学微球腔的迅速发展为高灵敏度传感技术提供了新的研究思路。光学微球腔因其具有极小的模式体积和超高的品质因数而受到了广泛关注，并且越来越多地被用作新型传感器的核心敏感元件，取得了较好的检测效果。微球腔的品质因数能够直接影响到这些新型传感器的灵敏度和精度，因此，精确地测量其品质因数不仅可以为加工核心敏感元件提供准确无误的反馈数据，更重要的是为高灵敏度传感器提供准确的数值分析。
　　本文提出了一种基于连续波腔衰荡法的微球腔品质因数测量系统，通过对微球腔基本理论及连续波腔衰荡法基本原理的分析，完成了基本实验方案的设计；通过对衰荡时间提取方法的深入分析，确立采用列文伯格-马夸尔特(L-M)算法对衰荡信号进行拟合分析，并提取衰荡时间；在实验仪器的选择上，对测量系统中关键器件的工作原理及性能参数进行分析，为该测量系统的实现打下了夯实的硬件基础；为验证实验方案的可行性，搭建了一套完整的核心器件制备及腔衰荡法分析测试装置，通过实验精确地测得了一个典型微球腔的衰荡时间，并计算出它的品质因数。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 微球腔Q值检测方法概述

1.3 腔衰荡法研究进展及现状

1.4 本论文的主要研究内容

第二章 微球腔基本理论分析

2.1 微球谐振腔特性

2.2 微球腔的主要性能指标

2.3 本章小结

第三章 连续波腔衰荡法测量Q的理论分析

3.1 连续波腔衰荡法的基本原理

3.2 衰荡时间的优化提取

3.3 本章小结

第四章 微球腔Q值测量系统设计

4.1 连续波腔衰荡测量系统结构概述

4.2 系统主要组成器件

4.3 本章小结

第五章 实验和结果分析

5.1 微球腔与锥形光纤耦合实验

5.2 腔衰荡实验及结果分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 本论文特色

6.3 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果

致谢