李 鹏，张宇光，王 丽，刘 正，严英占，仝晓刚，薛晨阳，闫树斌

(中北大学电子测试技术重点实验室、仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051)

光学微腔能够在时间和空间实现光的存储，并且以其特有的“回音壁”模式［1－2］而拥有极其高的品质因数。这使其在低阀值激光器［3］、高灵敏度传感器［4－6］、量子网络［7］、量子信息学［8－9］、非线性光学［10－12］、光子学［3，13］以及光量子计算机［14］等广泛领域有着重要的潜在应用价值，近几年已成为人们研究的热点，而光学微腔的集成化则是其通向微小型器件的重要途径。E.Krioukov［15－16］等人制作了一种由Si3N4和SiO2构成的集成光学微腔，用于探测折射率的微小变化。Cluzel.B［17］等人研究了集成光波导微腔的制备及其低损耗等问题。R.Merz［18］研究小组针对硅波导－光纤的耦合结构的制备做了大量的研究，同时对本文当中波导的设计起到了很大的帮助。

1 锥形光纤－平面环形微腔耦合系统

如何有效地将光波耦合进入微腔，并且达到较高的耦合效率是耦合系统中的关键问题。光从一定的角度入射进微腔后，光波在微腔内壁上不断进行全反射，因而光波被约束在腔内并沿腔的外环绕行。当环形光波满足一定相位匹配条件时，可以相互叠加增强，而锥形光纤与环形微腔具有较高的耦合效率，因此常用锥形光纤与环形微腔耦合系统作为研究平台。

当光纤的归一化频率V＜2.405时，光纤以单模模式传输。光纤的半径逐渐减小时，光纤轴上光强逐渐增大，光能量越来越集中;当半径减小到某一值(1 μm～2 μm)时，光纤轴上光强达到最大值，此时锥形光纤中的光传输将由导波场传输变为倏逝场传输。……