上海光机所强场激光物理国家重点实验室林锦添等与浙江大学现代光学仪器国家重点实验室合作,提出了一种基于飞秒激光直写的晶体高品质回音壁模式光学微腔的制备新方案[Sci. Rep. 5, 8072 (2015)]。该方案使用铌酸锂薄膜/二氧化硅/铌酸锂衬底的三明治结构材料作为样品(如图1所示),通过水辅助的飞秒激光刻蚀,在样品上制备微柱体;接着使用聚焦离子束(FIB)对微柱体的边缘进行研磨,降低边缘的粗糙度;为了扩大微腔与周围环境的折射率差,将二氧化硅层腐蚀为小支柱,形成悬空的铌酸锂微盘;最后对微盘腔进行高温处理。所制备的铌酸锂薄膜微腔如图2(a)所示。经测量,晶体微腔的品质因子在1550 nm波段高达到2.5×105(见图2(b))。利用单纵模的窄带可调谐激光对该微腔进行泵浦,获得了显著的二次谐波信号,其归一化转换效率达到1.35×10-5/mW的[arXiv:1405.6473 (2014)]。图2(c)显示了产生紫色的二次谐波的微腔侧面图。
由于该制备技术,对晶体材料的性质不敏感,有望在多种介质晶体上制备高品质的回音壁模式光学微腔,推动微腔在非线性光学、量子光学的应用。
该项研究得到了国家重大科学研究计划、国家自然科学基金等的支持。
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