上海光機所強場激光物理國家重點實驗室林錦添等與浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點實驗室合作,提出了一種基于飛秒激光直寫的晶體高品質(zhì)回音壁模式光學(xué)微腔的制備新方案[Sci. Rep. 5, 8072 (2015)]。該方案使用鈮酸鋰薄膜/二氧化硅/鈮酸鋰襯底的三明治結(jié)構(gòu)材料作為樣品(如圖1所示),通過水輔助的飛秒激光刻蝕,在樣品上制備微柱體;接著使用聚焦離子束(FIB)對微柱體的邊緣進行研磨,降低邊緣的粗糙度;為了擴大微腔與周圍環(huán)境的折射率差,將二氧化硅層腐蝕為小支柱,形成懸空的鈮酸鋰微盤;最后對微盤腔進行高溫處理。所制備的鈮酸鋰薄膜微腔如圖2(a)所示。經(jīng)測量,晶體微腔的品質(zhì)因子在1550 nm波段高達到2.5×105(見圖2(b))。利用單縱模的窄帶可調(diào)諧激光對該微腔進行泵浦,獲得了顯著的二次諧波信號,其歸一化轉(zhuǎn)換效率達到1.35×10-5/mW的[arXiv:1405.6473 (2014)]。圖2(c)顯示了產(chǎn)生紫色的二次諧波的微腔側(cè)面圖。
由于該制備技術(shù),對晶體材料的性質(zhì)不敏感,有望在多種介質(zhì)晶體上制備高品質(zhì)的回音壁模式光學(xué)微腔,推動微腔在非線性光學(xué)、量子光學(xué)的應(yīng)用。
該項研究得到了國家重大科學(xué)研究計劃、國家自然科學(xué)基金等的支持。
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