微米尺寸的光學(xué)圓形微腔，由于其極高品質(zhì)因數(shù)（Q值）的回音壁模式(Whispering Gallery Mode，WGM)和極小的模體積特性，在非線性光學(xué)、腔體量子電動力學(xué)、超低閾值的微腔受激輻射放大過程等研究和應(yīng)用領(lǐng)域受到高度重視。由圓形微腔構(gòu)成的WGM激光器，通常采用側(cè)向光泵浦的消逝波增益耦合方式，由于泵浦光須經(jīng)過包層染料溶液的吸收才能激發(fā)處于微腔WGM的消逝場內(nèi)的染料分子，消逝場外的染料分子徒然損耗了泵浦光能量，增加了產(chǎn)生激光的閾值能量。為了有效地提高激光的泵浦效率，本文采用軸向消逝波激勵增益方式激發(fā)光纖中的WGM激光，研究了這種光纖WGM激光由Q值變化引起的激光輻射特性，具體研究內(nèi)容包括如下三個(gè)方面：

(1) 將不同直徑的石英光纖分別浸入低折射率的羅丹明6G乙醇和乙二醇混合溶液中，采用沿光纖軸向光泵浦消逝波激勵染料增益的方式，研究回音壁模式光纖激光輻射的閾值能量和混合溶液的折射率的依賴關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨染料混合溶液折射率的增加，對小直徑光纖，閾值能量隨之增加；對大直徑光纖，閾值能量單調(diào)緩慢遞減；對直徑適中的光纖，閾值能量先減后增，存在一個(gè)和最小閾值能量對應(yīng)的最佳折射率。用消逝波激勵的回音壁模式激光理論，導(dǎo)出了回音壁模式光纖激光的閾值能量公式。理論計(jì)算曲線和不同直徑的光纖閾值能量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全吻合；

(2). 將直徑為93 mm的石英光纖分別浸入一系列低折射率的羅丹明6G乙醇和乙二醇混合溶液中，采用沿光纖軸向光泵浦消逝波激勵染料增益的方式，研究回音壁模式激光輻射的波長及譜線線寬隨增益包層溶液折射率的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨染料混合溶液折射率的增加，回音壁模式激光輻射的波長向短波方向移動，同時(shí)譜線不斷變寬。用回音壁模式染料激光的四能級模型所滿足的激光上能級和所有能級上的分子數(shù)比值g (l)曲線，很好地解釋了波長漂移現(xiàn)象；由電磁波所滿足的特征方程導(dǎo)出了WGM激光的譜線線寬公式，很好地解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

(3). 將直徑不同的一系列石英光纖分別浸入包層介質(zhì)折射率為1.396的羅丹明6G乙醇和乙二醇混合溶液中，采用沿光纖軸向光泵浦消逝波激勵染料增益的方式，研究回音壁模式激光輻射的中心波長及譜線線寬的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨石英光纖直徑的減小，回音壁模式激光輻射的波長向短波方向移動，同時(shí)譜線不斷變寬。用回音壁模式染料激光的四能級模型所滿足的激光上能級和所有能級上的分子數(shù)比值g (l#p#分頁標(biāo)題#e#)曲線，很好地解釋了波長漂移現(xiàn)象；由WGM激光的譜線線寬公式與實(shí)驗(yàn)寬度進(jìn)行對比分析，二者吻合得很好。

實(shí)驗(yàn)和理論分析結(jié)果表明，以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都是由Q值變化引起的尚未見文獻(xiàn)報(bào)道的微腔光學(xué)新現(xiàn)象。