高精细度光纤Fabry-Perot腔

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法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔能显著增强光与物质的相互作用,在国防建设以及国民生产中应用范围非常广泛,涵盖量子通信、量子网络、精密测量、激光技术等各种工程技术和科学领域。而基于光纤的Fabry-Perot腔更是由于具有尺寸小、精细度高、开放、可调谐、固有光纤耦合和耐恶劣环境等突出优点,近年来,不仅推动了原子,分子,离子,色心,碳纳米管,量子点等的腔量子电动力学和腔光力学等基础研究领域的发展,而且在应用研究领域也发挥了重要作用。一方面人们预计其是未来实现优异性能单光子源、原子纠缠态、高保真量子存储器和量子网络等量子技术最有潜力的工具,另一方面基于光纤Fabry-Perot腔的拉曼光谱仪,新扫描显微镜技术和光纤传感器等工程器件也已经被相继提出。因此,进行光纤Fabry-Perot腔的研制及其应用研究具有非常重要的科学意义和应用价值。基于以上原因,本人在硕士研究生期间开展了用二氧化碳激光脉冲烧蚀光纤端面制备光纤镜进而搭建光纤Fabry-Perot腔的实验研究。论文具体内容包括:1)总结了光纤Fabry-Perot腔的特点,国内外研究进展和应用方向,归纳了二氧化碳激光烧蚀法制备光纤镜的工艺改良方案;2)基于宏观Fabry-Perot腔的相关概念建立了光纤Fabry-Perot腔的理论模型,以指导设计搭建光纤Fabry-Perot腔;3)介绍了我们建造光纤端面凹槽微结构的实验光路,加工流程及最终建造出的光纤端面凹槽微结构的形貌特点,分析了我们初步搭建的光纤FabryPerot腔的测试结果;4)介绍了将端面具有凹槽微结构的单模光纤与普通单模光纤熔接来构建超短腔长光纤Fabry-Perot干涉仪的新方法,并理论分析和实验测试了此种类型的光纤Fabry-Perot干涉仪用作高灵敏度应变传感器的可行性。
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