基于瑞利散射的粒子传感和模式控制

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基于回音壁模式(WGM)的光学微腔平台,我们可以传输并调控光信息。其中,以模式分裂以及线宽展宽进行分析的纳米粒子传感是回音壁模式光学微腔平台的热点研究方向之一。本文以具有回音壁模式的微球腔为模型,研究了回音壁模式的微球腔耦合理论,并对倏逝场中存在纳米粒子的回音壁模式微球腔的模式控制以及奇异点(EPs)相关方面进行研究,取得了以下成果:一、在回音壁模式微腔传感方面,对光学模式的控制是实现基于回音壁模式微腔传感器的关键所在。本文以回音壁模式微腔和存在于其倏逝场中的可调的球形和椭球形纳米粒子为研究对象,通过控制椭球形纳米粒子的轴向来进一步研究光学微腔中模式的产生和调制。与以往必须调节双球形粒子的相对位置来调节耦合相位的方案不同,由椭球形粒子散射引起的模式分裂与线宽展宽与粒子的轴向方向相关。在本文的方案中,可以控制椭球形粒子的轴向方向来调整耦合强度和模式的耗散。二、在光学微腔的奇异点的研究方面,本文利用椭球形粒子的特性,实现了对微腔系统的奇异点的调控。在纳米粒子存在的微腔系统中,通过控制椭球粒子轴向,观测微腔的光谱,进一步来实现了其对微腔系统奇异点的调控。这为研究调控微腔系统中的奇异点提供了新的思路方案。
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