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回音壁模式(Whispering Gallery Mode,简称WGM)光纤激光器由于具有极高的品质因素及较低的泵浦阈值受到了广泛关注,在非线性光学、腔体量子电动力学、生物传感器等领域有重要的应用。这类激光器通常采用严格轴向泵浦、偏斜光线泵浦以及侧向泵浦三种泵浦方式。本文主要从事以下三方面的工作:
第一,从定性及定量两个方面研究了在偏斜光线泵浦下WGM激光的偏振特性。实验发现,WGM激光辐射既存在横电波(TE)又存在横磁波(TM)。相邻TE波和TM波之间的波长差随着光纤直径的减少而单调增加,随增益包层溶液折射率的增加而单调减小。根据消逝波激励的WGM光纤激光的激励机制,结合圆柱型微腔中确定WGM共振位置的解析渐近公式,成功地解释了观察到的实验结果。
第二,研究了侧向泵浦下WGM激光的偏振特性。实验发现,侧向泵浦时WGM激光的偏振方向与泵浦光偏振方向保持一致性,即当泵浦光的偏振方向垂直于纤轴时,采得的激光光谱为TE模式;当泵浦光的偏振方向平行于纤轴时,为TM模式;当泵浦光的偏振方向与纤轴成45°时,采得的激光光谱为TE和TM的混合偏振模式。
第三,介绍了严格轴向泵浦下WGM激光的一种应用——测量光纤直径。从采集到的光谱出发,结合圆柱型微腔中确定WGM共振位置的解析渐近公式,推导出了计算光纤直径的方法。计算结果与蔡司读数显微镜测量结果相比,误差保持在4%以内。在整个计算过程中采用迭代的处理方式,能更好的提高精度。