微球光子学：巨共振光力、光谱分辨光操控与微腔阵列耦合模式

本文研究了介电微球的新型共振推进，旨在对具有相同共振的微球进行分选，这对于发展微球光子学至关重要。首先，通过将锥形微光纤固定在机械稳固的平台上，开发了倏逝场耦合器。这些锥形光纤是通过化学蚀刻技术获得的。利用这些平台，测定了各种微球的 WGM 模数、耦合机制和品质因子，并与理论进行了比较。其次，研究了由 WGM 共振一致性优于 0.05% 的微球形成的光子分子的光谱特性。结果表明，耦合腔的各种空间构型在光纤透射光谱中呈现出相对稳定的模式分裂图样，这可作为区分此类光子分子的光谱特征。第三部分是研究施加在微球上的巨共振推进力。在具有足够大直径的聚苯乙烯微球悬浮液中观察到了这种效应。通过集成用于单个微球操控的光镊，精确控制了可调谐激光器与每个微球中 WGM 之间的波长失谐。实验直接证明了光力的共振增强。所观察到的推进力峰的光谱形状、位置和幅度，通过共振条件下光动量向微球的有效传递进行了解释。结果表明，共振力峰值幅度可接近由动量守恒施加的全吸收极限。研究了推进过程中微球的横向运动，并证明了稳定径向陷阱的存在。巨共振推进力可用于对具有超高共振一致性的微球进行大规模分选。