双层微球腔谐振模式研究-论文.pdf

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1、第33卷第5期光学学报VO1．33，No．52013年5月ACTAOPTICASINICAMay，2013双层微球腔谐振模式研究孙贤明刘万强王海华类成新(山东理212大学电气与电子工程学院，山东淄博255049)摘要基于分离变量法研究了双层同心和偏心介质球微腔的光学特性，通过计算其散射效率和不对称因子分析了内核的位置、尺寸以及入射角度等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明，当内外两层颗粒的折射率不同时，内核粒子的位置以及尺寸将对偏心球的形貌共振(MDR)产生影响。通过计算球形粒子的内场角度平均强度发现，当内核粒子的位

2、置位于能量集中区域时，MDR的位置和廓线受入射角度影响较大。关键词光散射；形貌共振；偏心球；内场中图分类号TNOl1．3文献标识码Adoi：10．3788／AO82OI333．0529001StudyonResonantModelsinTwo·LayerMicro-SphereCavitySunXianmingLiuWanqiangWangHaihuaLeiChengxin(SchoolofElectricalandElectronicEngineering，ShandongUniversityofTechnolo

3、gy，Zibo，Shandong255049，China)AbstractOpticalcharacteristicsofthetwo—layermicrospherecavityarestudiedbasedOilthemethodofseparationofvariables．Theaffectionofthepositionandsizeoftheinclusionandtheincidenceangleoftheplanewavetothemorphology—dependentresonance(MDR)

4、positionandprofileisanalyzedthroughthecalculationofthescatteringefficiencyandasymmetryfactorsofthetwo—layersphere．TheresultsshowthatthepositionandsizeoftheinclusionaffecttheMDRofeccentricsphere．Throughthecomputationoftheangle-averagedinternalintensity，itisfoun

5、dthattheMDRpositionandprofilewillbegreatlyaffectedbytheincidenceanglesofplanewavewhentheinclusionislocatednearthepositionofconcentratedintensity．Keywordslightscattering；morphology—dependentresonance；eccentricsphere；internalfieldOCIScodes290．1090；290．1350；290．5

6、850；290．58551引言会泄漏出微球，因而共振模中有非常大的能量密度，又因为单个模的体积只是数百个立方波长量级，因根据洛伦兹一米氏理论，从介质球的散射效率随而品质因数可以高达1O。，这使得许多光学效应在尺寸参数的变化图像中可以发现，粒子的散射特性随尺寸参数的变化呈现波纹状，并且在波纹状的曲这个模式中得到加强，这些效应包括弹性散射、荧线上叠加了针刺状的尖峰振荡。对应于这些尖峰，光、激光过程和非弹性散射中的受激拉曼散射、相干且尺寸为5～500m量级的低吸收介电微球可以拉曼散射和拉曼混频等。基于这些特点，这种微腔作

7、为高品质因数的光学谐振腔，入射光进入到球体结构可用于低阈值激光器、低功率非线性光学开关内，部分光线在微球内表面可以连续全内反射，形成器件和微腔量子电动力学研究。2006年，Topolancik回音壁模(WGM)。在微球这样的几何对称微腔等_2利用微球谐振腔实现了近红外波段全光开关。中，会出现共振，这种共振与微球的结构(形状、尺寸2010年，Roy等利用微球实现了光逻辑电路功能。和折射率等)有关，故称为形貌共振(MDR)[1]。2010年，Wu等实现了波长为550nm的绿光极低阈值的激光发射，同样也利用光锥耦合激发出

8、了存在于这个共振模中的能量要经过很长时间才收稿日期：2012—12—24；收到修改稿日期：201301—18基金项目：国家自然科学基金(61205191)和山东省自然科学基金(ZR2009AQ013)资助课题。作者简介：孙贤明(1979一)，男，博士，副教授，主要从事粒子光散射和大气辐射传输等方面的研究。E—mail：xianmingsun@yahoo．CO