光学谐振腔是一种重要的光学器件,在激光器、精密测量、光谱测量、量子光学等领域有着广泛的应用。随着光学谐振腔的发展,光学谐振腔正在向着小型化、集成化的方向发展。传统的F-P腔由于尺寸过大,所以其控制系统复杂,并且难以实现多腔系统。随着半导体微纳加工技术的发展,具有回音壁模式的微腔得到了迅速的发展。其中微环芯腔由于其模式体积小、品质因数高、模式简单、易于批量制作和集成,得到了广泛的关注,成为最有可能实现多腔模式的候选者之一。本文以微环芯腔在腔量子电动力学中的应用为目标,围绕微环芯腔的临界耦合开展了相关的实验研究,为实现微环芯腔与铯原子强耦合提供了实验基础。具体的主要研究工作如下:1.搭建完成锥形纳米光纤拉制系统锥形纳米光纤作为外部耦合器件用于激发微环芯腔。锥形纳米光纤通过氢氧火焰加热,并通过精密控制台拉伸单模光纤制作而成。锥形纳米光纤最小直径约600nm,透射率为93%。2.搭建完成微环芯腔与锥形纳米光纤的耦合系统该系统包含激光输入光路、显微镜观测装置、耦合调节部分和探测装置。通过水平和竖直方向的显微镜能够实时查看微环芯腔与锥形纳米光纤的相对位置,并通过高精度平移台控制微环芯腔和锥形纳米光纤的相对位置。同时可以调节锥形纳米光纤的俯仰、光纤偏振等参数。微环芯腔与锥形纳米光纤的耦合效率大于99%。3.实现了微环芯腔与锥形纳米光纤的临界耦合通过扫描激光波长,得到微环芯腔的透射谱线。当微环芯腔与锥形纳米光纤的间距为0.6μm时,微环芯腔与锥形纳米光纤达到临界耦合状态。此时微环芯腔的透射率为0.3%±0.3%,耦合效率为99.7%±0.3%。4.探究了微环芯腔与锥形纳米光纤处于不同耦合状态时,微环芯腔的最小透射率、线宽和共振频率随微环芯腔与锥形纳米光纤间距的变化规律。当微环芯腔与锥形纳米光纤的间距逐渐减小时,微环芯腔的最小透射率先减小,处于临界耦合时,减小至最小值0.3%±0.3%,随后又增加;线宽逐渐增大;共振频率红移,频率共移动19.2±0.1GHz。5.测量微环芯腔的参数通过实验测得微环芯腔的透射谱线得到其自由光谱区为1067±5GHz,线宽为2.9±0.1GHz,由此得到其等效直径为71±1μm。微环芯腔本征品质因数为(2.0±0.2)×10~5。