7、微纳环中的光学贝里相位探索

微纳环中的光学贝里相位探索

1. 等离子体谐振器的性能与优化

在光学研究中，等离子体谐振器有着独特的性能表现。对于特定模式（1, 1.5），其品质因数（FOM）经计算可达100，这在等离子体谐振器中是相当出色的。品质因数的计算公式与灵敏度和共振线宽相关，它是衡量谐振器性能的重要指标。

此外，金属结构存在固有的吸收损耗问题。不过，通过引入有源/光学增益介质，可以有效补偿这种损耗，进而提高等离子体纳米系统的品质因子（Q - factor）。一旦品质因子得到提升，我们有理由期待更高的品质因数，这不仅对传感应用具有吸引力，在非线性光学领域，如等离子体纳米激光器方面也颇具潜力。

2. 介质莫比乌斯微环的拓扑效应

2.1 环结构的基本参数

在研究介质莫比乌斯微环时，为了进行对比，我们考虑了由相同尺寸和相同折射率n的条带形成的圆柱环结构和莫比乌斯环结构。条带厚度d小于所考虑光的波长λ，即d < λ/n，这样能确保电场在传播过程中严格限制在条带内。条带宽度大于波长，长度选择在微米范围内，以支持可见光光谱范围内的光学共振。

2.2 不同环结构的共振模式

对于圆柱环腔，计算结果证实了预期的光学共振模式，其波长λ ≈ L/m，其中L是光学长度，m是整数模式数。而莫比乌斯环支持的光学共振模式则容纳了半整数个波长在环谐振器中干涉，相应地由半整数模式数索引。例如，图2.5展示了圆柱环和莫比乌斯环在模式数m分别为8和7.5时的光学共振波腹模式示例。尽管两者的光程长度相同，但共振波长却不同，这一不寻常的现象可以用光学贝里相位来解释。

2.3 光学贝里相位的作用

当线偏振光