Микрорезонаторы. Физический факультет кафедра физики колебаний
 Скачать 1.87 Mb.
|
|
5.2 Связь через полусферу из кремния Рис. 29. Схематичное изображение связи с призмой Второй новый способ связи – связь через полусферу из кремния. Связь с кремниевыми резонаторами вообще представляет собой относительно сложную задачу, так как кремний не пропускает видимые длины волн, и нельзя использовать видимый лазер для юстировки. Поэтому, чтобы обойти эту проблему, мы решили использовать полусферу, вместо обычной призмы. Тогда как принцип остается тем же, если полусфера имеет правильную геометрию, луч, в нормальном приближении, практически не преломляется на сферической поверхности и идет в центр (Рис 28). Для удобства настройки направления луча мы также вырезаем на плоской части полусферы кольцо вокруг центра – царапину – таким образом, при попадании на эту царапину мы наблюдаем значительный спад детектируемого сигнала и можем попасть в центр, не используя дорогостоящих камер, и не видя луча. 43 Была создана установка (рис. 30) для экспериментальной проверки связи через полусферу. В процессе наблюдений был обнаружен спад сигнала на кольце, что показывает верность предложенного принципа. Полусферы ранее не использовались для связи с резонаторами, но, как мы надеемся показать в недалеком будущем, они имеют все свойства, которые дает связь через призму, а также удобство настройки, описанное выше. Рис. 30. Схематичное изображение связи с призмой. 44 6. Выводы Проведенный анализ показывает, что каждый способ связи имеет определенные преимущества и недостатки, и нельзя выделить один лучший. Растянутое оптоволокно, хоть и является самым эффективным способом связи, порой слишком чувствительно для реальных применений. Кроме того, из-за условия фазового синхронизма, количество материалов для резонатора ограничено. Благодаря дифракционной решетке можно отмести зависимость коэффициентов преломления материалов, но коэффициент связи для такого способа оставляет желать лучшего. Таким образом, выбор способа связи наиболее сильно зависит от конкретного применения. Эксперименты показывают, что для большинства видов связи, юстировка остается сложным процессом, а качество материалов и полировки остаются критическими условиями хорошей связи. 45 7. Итоги работы Произведен подробный анализ свойств основных способов связи с кристаллическими микрорезонаторами, собраны установки для их проверки, осуществлена качественная связь. Разработан способ производства скошенного волокна. Кроме того, разработаны 2 абсолютно новых способа связи, собраны установки и проведены эксперименты для их проверки. 46 Литература [1] R. D. Richtmyer. Dielectric resonators. Journal of Applied Physics, 10:391–398, 1939. [2] Collot L, Lefevre-Seguin V, Brune M, Raimond J M, Haroche S. Very high-Q whispering-gallery mode resonances observed on fused silica microspheres. Europhysics Letters, 1993, 23(5):327–334 [3] Gayral B, Gerard J M, Lemaitre A, Dupuis C, Manin L, Pelouard J L. High-Q wet-etched GaAs microdisks containing InAs quantum boxes. Applied Physics Letters, 1999, 75(13):1908–1910 [4] Moon H J, Chough Y T, An K. Cylindrical microcavity laser based on the evanescent-wave-coupled gain. Physical Review Letters, 2000, 85(15):3161– 3164 [5] Armani D K, Kippenberg T J, Spillane S M, Vahala K J. Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip. Nature, 2003, 421(6926):925–928 [6] V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, and V. S. Ilchenko. Quality-factor and nonlinear properties of optical whispering gallery modes. Physics Letters A, 137:393–397, 1989. [7] D. K. Armani, T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, and K. J. Vahala. Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip. Nature, 421:925–928, 2003. [8] A. A. Savchenkov, V. S. Ilchenko, A. B. Matsko, and L. Maleki. Kilohertz optical resonances in dielectric crystal cavities. Physical Review A, 70:051804, 2004. [9] B.-Sh. Song, S. Noda, T. Asano, and Y. Akahane. Ultra-high-Q photonic doubleheterostructure nanocavity. Nature Materials, 4:207–210, 2005. [10]. М. Л. Городецкий Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью — Москва: Физматлит, 2011. — 416 c. 47 [11] V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, V. S. Ilchenko “Quality-factor and nonlinear properties of optical whispering-gallery modes” Physics Letters A. — №137. — 1989. — c. 393-397 [12]. D. A. Cohen “Lithium niobate microphotonic modulators; Dissertation” — s.l.: Faculty of the graduate school University of Southern California, 2001. — 1- 178 c. [13] Florian Sedlmeir, Martin Hauer, Josef U. Fürst, Gerd Leuchs, Harald G. L. Schwefel “Experimental characterization of an uniaxial angle cut whispering gallery mode resonator” Optics Express, Vol. 21, Issue 20, pp. 23942-23949, 2013 [14] S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, O. J. Painter, and K. J. Vahala “Ideality in a Fiber-Taper-Coupled Microresonator System for Application to Cavity Quantum Electrodynamics”, Thomas J. Watson Laboratory of Applied Physics, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125, USA (Received 13 December 2002; published 22 July 2003) [15] Jushuai Wu, Xin Guo, A. Ping Zhang and Hwa-Yaw Tam Rapid 3D μ-printing of polymer optical whispering-gallery mode resonators, Optical Society of America, 2015 [16]. G. Nunzi Contia “Coupling approaches and new geometries in whispering gallery mode” LASER RESONATORS AND BEAM CONTROL XIV, Proceedings of SPIE, Том 8236. — San-Francisco, CA, 2012. [17]. V. Ilchenko, A. Savchenkov, and L. Maleki, “Diffractive grating coupled whispering gallery mode resonators,” U.S. Patent Application No. 12/157,916 (filing date Jun. 13, 2008). [18]. Yanyan Zhou, Xia Yu, Haixi Zhang, Feng Luan, “Metallic diffraction grating enhanced coupling in whispering gallery resonator”, ©2013 Optical Society of America [19]. M. L. Gorodetsky and V. S. Ilchenko, “Optical microsphere resonators: optimal coupling to high-Q whispering-gallery modes,” J. Opt. Soc. Am. B 16(1), 147 (1999). 48 [20]. S. C. Hagness, D. Rafizadeh, S. T. Ho, and A. Taflove, “FDTD microcavity simulations: Design and experimental realization of waveguide-coupled single- mode ring and whispering-gallery-mode disk resonators,” J. Lightwave Technol. 15(11), 2154–2165 (1997). [21] Метрологическое обеспечение, стандартизация и оценка соответствия нанотехнологий и нанопродукции (Аналитический обзор) Ростехрегулирование ноябрь – 2007 г. [22] А.Снайдер; "Теория оптических волноводов"; 1987. [23] Lute Maleki, Vladimir Iltchenko, and Steve Yao, Simple Fiber-Optic Coupling for Microsphere Resonators, NASA's Jet Propulsion Laboratory Tech Briefs, 2001 [24] C. Алексеев, Расчёт призм, Российский Квантовый Центр, 2015 |