基于二硫化锡的微米光纤环的光控光特性实验研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：基于二硫化锡的微米光纤环的光控光特性实验研究ExperimentalStudyonLight-control-lightCharacteristicofSnS2BasedMicrofiberKnotResonator作者姓名：王忠敏指导教师姓名及学位、职称：卢惠辉副教授学科、专业名称：光学工程学位类型：专业学位论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月答辩委员会主席：蔡志岗教授论文评阅人：学位授予单位和年月：暨南大学2018年6月暨南大学硕士学位论文摘要微米光纤环是微米量级尺寸的光纤制备的环形谐振器，其形式有MLR(m

2、icro-loopresonator)、MCR(micro-coilresonator)和MKR(micro-knotresonator)。由于其具有尺寸小、制作简单、低成本以及优异的谐振特性，因此被广泛应用于各种光纤光学器件。其中以MKR结型谐振器性能最为稳定。微米光纤环很重要的一个特征为其较大的倏逝波场。这些倏逝波常结合一些性质可被光、温度、电流以及湿度等物质调制来开发不同功能的光纤器件。其中，属于金属二维硫族化合物的SnS2有着类石墨烯的二维结构。由于其具有独特的光学和电学性质，因此在各类光电探测器、生物传感器、激光器等光电子器件中具有广泛的应用。本文基于MKR的

3、强倏逝波和SnS2光吸收的相互作用来实现光控光纤器件，并就该光纤器件进行了光控特性研究，同时还对其响应时间进行了测试。实验中，首先用火焰加热单模光纤拉锥至几个毫米来进行微米光纤的制备。接着，将拉锥后微米直径大小（光纤直径d~7μm）的光纤打结成几百个微米直径的微米光纤环。对MKR(微环直径D~480μm）表征实验的第一步为共振稳定性的测量。为此，分别将其加载在普通玻片（折射率为1.45）上以及氟化镁片（MgF2折射率为1.37）上进行稳定性测试。结果显示氟化镁（MgF2）片上的MKR稳定性好、谐振好、消光比大、损耗小。在MKR的光控实验，首先采用位移平台将制备好的MKR

4、进行固定。其次利用引流的方法或逐滴扩散SnS2对MKR远离结区部分区域进行沉积。对于MKR上沉积SnS2的光控实验方法为采用不同功率的405nm紫光外泵浦的方式照射沉积了SnS2的环区位置来改变微环输出光功率。当紫光功率（0，5.1，10，15.3，20.2mW）增大时，谐振峰的相对传输功率损耗减小，消光比减小，其中最大变化可达~4.5dB。在1544.787nm波长处灵敏度最大约为~0.22341dB/mW，在1569.592nm波长处线性相关最大，线性相关系数为0.9952。由于MKR结构的多谐振峰特性，该实验还同时研究了不同谐振峰性质（如Q值、消光比等）对输出光功

5、率变化率大小的关系。实验表明谐振Q值、消光比越大，相对传输出光功率变化越大。另外，我们还对器件在405nm紫光不同光功率下的时间响应进行了测试。实验结果表明当405nm紫光光功率越大，相对响强度越大，但其响应时间并不受泵浦光功率影响，器件的响应时间最快可达到~3.2ms。本研究工作创新之处：1、对沉积了SnS2的光纤微环，采用紫光外泵浦的方式获得光控特性以及快速响应时间（~3.2ms）的光纤器件。I暨南大学硕士学位论文2、用引流的方法得到高品质因数Q和高消光比ER的沉积SnS2的微米光纤环。在同一实验条件中，研究和分析了不同谐振特性（Q值以及消光比等）与光控功率变化的关

6、系。关键词：微米光纤环，二硫化锡，光控，外泵浦，紫光II暨南大学硕士学位论文AbstractThemicrofiberringisaresonatorwhitchmadeofmicrometer-sizedfiber.ThereareaboutthreekindsofmicrofiberringwhichareMLR(micro-loopresonator),MCR(micro-coilresonator)andMKR(micro-knotresonator).Duetoitsadvantagesofsmallsize,simplemanufacture,lowcost

7、andexcellentresonancecharacteristics,itiswidelyemployedindevelopingvariousfiberopticdevices.Amongdifferentmicrofiberringconfigurations,theperformanceoftheMKRisthemoststableone.Anothersignificantcharacterofthemicrofiberringisthelargefractionofevanescentlight.Thisevanescent