利用超高Q值光学微腔实现高度定向性辐射

光学微腔被广泛用来限制和调控光。具有回音壁模式的微腔通过沿着一个弯曲光滑表面的连续全内反射来实现对光子的限制。微腔具有长光子寿命,强模场约束能力和面内辐射等特性,这使得它们很有希望应用于新型的光源和生物化学传感器。然而,由于其具有旋转对称性,这些环形的光学微腔是各向同性辐射的。而对变形腔来说,旋转对称性遭到破坏。因此,它们不仅能提供有方向性的辐射,也能被一束自由光束有效地激发起来。迄今为止,由于变形腔具有大的散射损耗,其实际应用一直受其低的Q值限制。

来自北京大学的肖云峰,龚旗煌和合作者们第一次实现了具有高度定向辐射性和极高Q值的片上集成的变形腔。得益于其几乎原子级别光滑的表面,这些变形腔的Q值大于一亿。即使只有一点点的变形,两步干法刻蚀中的近乎完美的图形转换和回流过程可以使得其具有高度定向的辐射。通过在微腔中掺杂铒离子,他们可以利用自由光束泵浦实现1550 nm处的激光出射,阈值低至2微瓦。这使得利用简便的自由空间的片上集成的极高Q值微型激光来进行新的研究成为可能。

这项研究工作被先进光学材料期刊(Advanced Optical Materials)报道。该杂志是先进材料期刊(Advanced Materials)的一部分,主要报道光子学,表面等离子体,超常材料等领域的突破性发现和基础性研究,涵盖光与物质相互作用的各个方向。如果想获得先进光学材料期刊的邮件订阅,请点击这里