前言微纳光子学领域迎来重大突破南京大学团队通过系统研究微光纤机械性能与耦合调控机制成功将微光纤结型谐振器MKR的品质因子Q值提升至 3.9×10⁷较传统水平提升近三个数量级创下微光纤谐振器领域的新纪录。相关成果以“Microfiber knot resonator with 10⁷ Qfactor record”为题发表于国际顶级期刊《Light Science Applications》(https://doi.org/10.1038/s41377-025-02124-1)核心技术通过系统研究发现两大关键因素决定了MKR的性能极限1.微光纤的机械性能微光纤的质量对制备环境极为敏感。团队通过控制环境温湿度获得了应力均匀、损耗极低的高质量微光纤。研究发现理想环境下制备的微光纤呈均匀弧形应力分布均匀断裂点多出现在最细的腰部~3μm而非理想环境下制备的微光纤存在应力集中断裂点反而出现在较粗区域~8μmQ值显著降低。2.结区耦合的精确控制通过实验观测和理论模拟团队建立了耦合调谐模型揭示了耦合区长度、微光纤直径与最终Q值的内在关系。实验发现直径3μm的微光纤是实现超高Q值的最佳选择——其高Q峰宽超过15μm现有步进电机精度10μm能够精确调谐至高Q区域。三大技术创新铸就Q值纪录创新一环境控制策略团队统计分析了温湿度对MKR性能的影响确定了最佳制备环境恒定的湿度和接近基线的温度。这一发现为可重复制备超高Q值MKR奠定了基础。创新二精密耦合调谐通过实时监测光谱演化团队捕捉到了周期性出现的超高Q点。当步进电机相对位移为1.32mm时样品Q值达到1.17×10⁷。创新三理论模型指导基于耦合模理论团队建立了“标准结”几何模型准确预测了不同参数下的Q值分布。理论结果与实验数据高度吻合为后续优化提供了有力指导。研究意义终结十年瓶颈首次将微光纤谐振器Q值从10⁴~10⁵提升至10⁷量级刷新领域纪录建立完整方法论从环境控制、微纤维质量评估到耦合调谐形成可复现的制备流程理论与实验结合耦合模型和“标准结”几何为后续优化提供精准指导拓展应用边界超高Q值与机械柔性、全光纤兼容性相结合使MKR在可穿戴传感、柔性光机械、量子信息等新兴领域具有不可替代的优势。正如论文通讯作者所言“这一进展并非旨在取代传统超高Q微腔而是提供一种兼具机械鲁棒性与结构灵活性的互补平台为那些刚性微腔难以企及的应用场景打开新可能。”图1超高Q值微光纤结型谐振器图2超高Q值微光纤结型谐振器UHQ-MKR的环境参数优化图3微光纤结型谐振器MKR制备过程中的耦合调谐图4超高Q值微光纤结型谐振器UHQ-MKR的长期稳定性与热效应图5超高Q值微光纤结型谐振器UHQ-MKR的偏振相关传输特性图6基于超高Q值微光纤结型谐振器UHQ-MKR的光纤激光器单频运转【注】小编水平有限若有误请联系修改若侵权请联系删除