光學微腔有什麼應用??


光學微腔幾個常見應用如下:

  • 低閾值激光器

產生激光振蕩,需要滿足諧振腔內反轉粒子數大於閾值反轉粒子數。腔內開始的光場是自發輻射場,當達到閾值條件時,就會開始發生受激輻射。而光學微腔相對於傳統諧振腔,由於光子與腔內原子發生量子相互作用,使得原子的自發輻射概率大大增強,可以明顯降低微腔的振蕩閾值。

  • 動態濾波器

光學微腔可以與波導等光學器件連接,實現信號通道的變化,波長選擇性良好。利用微腔原理製造的濾波器能耗會減少,可以運用於光通信。

  • 腔量子電動力學

自發輻射是原子與真空電磁量子漲落的相互作用。當原子處在尺度為波長數量級的微腔中,腔內真空的量子漲落受到腔體邊界條件的限制,原子的自發輻射特性就會改變。腔量子電動力學研究微腔中原子與光場的量子相互作用過程。原子與腔內電磁場處於強耦合狀態下時,會出現單原子激光、光子阻塞、真空拉比劈裂、拉比振蕩等一系列量子現象。基於這些現象,可以製作發展靈敏光電子器件、糾纏操控以及可控單光子源等。


這是一篇nature上的review,關於optical microcavities的,了解一下 https://www.nature.com/articles/nature01939

光學微腔對光具有confine to small volumes的能力,所以它可以用於設計高品質激光器、諧振腔。也可用於研究光與物質的強耦合作用(拉比劈裂、拉比振蕩balabala),這個就屬於腔量子電動力學的範疇。


補充一點,對於品質因子較高的光學微腔,由於控制其諧振條件的色散等特性高度對環境敏感,也可以作感測使用


參見米國OEwaves公司的微腔產品:

1,mini 微腔OEO,體積小,抗加速度特性好,35GHz的10kHz頻偏相噪能夠做到-110dBc/Hz。

2,可調窄線寬激光器,利用光電特性,可實現亞Hz級別的可調激光器,性能卓越。

3,2020年推出的VCO,1-110GHz連續可調

4,等等

談應用,就老老實實聊晶體光學微腔吧,片上的Q值在那擺著,想實用的可能很小很渺茫了。


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