【摘 要】
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微米光纤环是由微米量级的光纤打结环绕而成的环形谐振腔,具有结构紧凑、成本低、抗电磁干扰、强倏逝场等诸多优点,因此在电场、磁场、湿度、温度等传感领域有着广泛的应用。二碲化钼是一种类石墨烯结构的二维材料,拥有优异的光学、电学、热学性能,在光电探测器、激光器、晶体管等各个方面都有涉及。本文结合了微米光纤环和二碲化钼二者的优点,通过微米光纤的强倏逝光与二碲化钼相互作用,制备出一种具有光控特性的微米光纤环器
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微米光纤环是由微米量级的光纤打结环绕而成的环形谐振腔,具有结构紧凑、成本低、抗电磁干扰、强倏逝场等诸多优点,因此在电场、磁场、湿度、温度等传感领域有着广泛的应用。二碲化钼是一种类石墨烯结构的二维材料,拥有优异的光学、电学、热学性能,在光电探测器、激光器、晶体管等各个方面都有涉及。本文结合了微米光纤环和二碲化钼二者的优点,通过微米光纤的强倏逝光与二碲化钼相互作用,制备出一种具有光控特性的微米光纤环器件,并且测量了在不同波长的泵浦光下该器件的光控特性和响应时间。该器件具有全光可调、易制作、调节效率高、响应时间快等优点。首先,实验通过自然蒸干沉积的方法将二碲化钼纳米片沉积到微米光纤环上,并且对器件在405nm,450nm,660nm的泵浦光下的光控特性进行了测量。然后对实验得到的光谱的传输光功率、波长漂移、消光比ER变化进行了线性拟合分析。从测量结果来看,在405nm紫色泵浦光下,器件的传输光功率变化、波长漂移以及消光比ER变化具有最大的灵敏度,并且线性度良好。其传输光功率的灵敏度为0.5dB/mW,相应的线性相关系数为0.94946。紫光下的波长漂移灵敏度为7.52pm/mW,其线性相关系数为0.99607。同样,紫光下的ER变化的灵敏度为0.15dB/mW,线性相关系数为0.98665。理论分析上,根据耦合模式理论,运用Matlab软件编程对沉积前后的微米光纤环的透射光谱进行了拟合,得到的实验数据与仿真结果有很好的匹配程度。对于沉积前的微米光纤环,仿真优化得到的参数为:有效折射率为1.675,耦合损耗?为0.985,耦合系数?r为0.1;对于沉积后的微米光纤环,仿真优化得到的参数为:有效折射率为1.4246,耦合损耗?为0.99989,耦合系数?r为0.1。最后,实验对不同泵浦光下器件的响应时间也进行了测量。测量结果表明,同一泵浦光下,泵浦光的功率越大,器件的响应强度也越大,但是响应时间接近。实验测量得到在405nm紫光的响应时间分别为:上升时间2.8ms,下降时间3.6ms;450nm蓝光的响应时间分别为:上升时间3.9ms,下降时间4.4ms;660nm红光的响应时间分别为:上升时间4.2ms,下降时间4.3ms。本论文工作的创新之处有:1、采用理论仿真分析了微米光纤环的特性,并且得到了与实验相符的结果。利用MoTe2的光生载流子、宽带吸收特性和热光效应,在405nm紫光、450nm蓝光以及660nm红光的宽带外泵浦光下实现了同时对1520?1620nm的宽谱信号光的传输光功率、谐振波长以及消光比这3个参数的调制;2、器件实现了对宽带外泵浦光的响应,并且测量得到在紫色泵浦光下,器件具有最快的响应时间和最大的灵敏度,分别为2.8ms和0.5dB/mW。
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