中红外硅基环形谐振腔中若干非线性效应及其应用研究的开题报告

中红外硅基环形谐振腔中若干非线性效应及其应用
研究的开题报告
一、研究背景和意义
中红外激光器在医学、生命科学、环境监测、工业制造等领域有着
广泛的应用需求。

而硅基环形谐振腔由于具有可集成性、低损耗、高品
质因子等优点，成为实现高效中红外激光器的重要结构。

然而，硅基环
形谐振腔中存在许多非线性效应，如自相位调制、非线性折射率、自锁
模等，这些效应本身具有很高的科学意义，同时也能为中红外激光器的
实现提供新的思路和途径。

二、研究内容
本课题将针对中红外硅基环形谐振腔中的若干非线性效应进行深入
研究，主要包括以下内容：
1. 自相位调制效应：自相位调制是在非线性介质中产生的一种非线
性相位调制，其可以用于高带宽光通信和在中红外波段实现光谱测量等
领域。

本课题将尝试通过实验和理论探究硅基环形谐振腔中的自相位调
制效应及其机制。

2. 非线性折射率效应：非线性折射率又称为Kerr效应，是介质中出现非线性效应的最基本形式之一，常用于调制光学波导和谐振腔中的光。

本课题将尝试探索硅基环形谐振腔中的Kerr效应及其表现形式，以及通
过Kerr效应实现光脉冲的调制和光梳的产生。

3. 自锁模效应：自锁模是指谐振腔自发地对光进行共振，使光强不
断增强，最终稳定在谐振腔的固有模式上。

自锁模效应在光学传感和激
光器等领域有着广泛的应用。

本课题将探究硅基环形谐振腔中的自锁模
效应及其特性。

三、研究方法
本课题将采用实验和理论相结合的方法进行研究。

具体来说，将制
备中红外硅基谐振腔，利用拉曼光谱和自由光谱测量（FSR）等手段对其进行表征，并通过控制泵浦光功率、波长等参数，研究谐振腔中的自相
位调制、非线性折射率、自锁模等效应。

同时，基于非线性光学理论模
拟和分析谐振腔中光与物质的相互作用，深入探讨各种非线性效应的机
制和特性。

四、预期成果
本课题预期通过对中红外硅基环形谐振腔中的非线性效应进行研究，探索出新的光学现象和机理，为实现中红外激光器提供新思路和途径，
并能在医学、生命科学、环境监测和工业制造等领域起到重要作用。

具
体成果包括：
1. 硅基环形谐振腔中自相位调制、非线性折射率、自锁模等效应的
实验研究；
2. 谐振腔中各种非线性效应的理论模拟和分析；
3. 非线性光学效应在中红外激光器中的应用研究，提出并实现新的
激光器结构。