Summary
Effektiv generering av icke-linjära fenomen i samband med tredje ordningens optisk icke-linjär känslighet Χ (3) interaktioner i tredubbelt resonans kiseldioxid-mikrosfärer presenteras i detta dokument. Interaktionema här rapporterats är: stimulerad Raman Scattering (SRS), och fyra våg blandningsprocesser innefattande Stimulerade Anti-Stokes Raman Scattering (SARS).
Abstract
Dielektriska mikrosfärer kan begränsa ljus och ljud för en lång tid genom hög kvalitetsfaktor viska galleri lägen (WGM). Glasmikrosfärer kan ses som ett förråd av energi med ett stort utbud av applikationer: kompakt laserkällor, mycket känsliga biokemiska sensorer och ickelinjära fenomen. Ett protokoll för framställning av både mikrosfärerna och kopplingssystemet ges. Kopplingarna som beskrivs här är avsmalnande fibrer. Effektiv generering av icke-linjära fenomen i samband med tredje ordningens optisk icke-linjär känslighet Χ (3) interaktioner i tredubbelt resonans kiseldioxid-mikrosfärer presenteras i detta dokument. Interaktionema här rapporterats är: stimulerad Raman Scattering (SRS), och fyra våg blandningsprocesser innefattande Stimulerade Anti-Stokes Raman Scattering (SARS). Ett bevis på kaviteten förbättrade fenomen ges av bristen på korrelation mellan pumpen, signalen och en odriven: en resonansmod måste finnas för att erhålla paretsignal och odriven. När det gäller hyperparametric svängningar (fyra våg blandning och stimulerade anti-Stokes Ramanspridning) måste lägena uppfylla energi och fart bevarande och, sist men inte minst, har en bra rumslig överlappning.
Introduction
Whispering galleri läge resonatorer (WGMR) visar två unika egenskaper, en lång foton livslängd och små läge volym som möjliggör en minskning av tröskeln för olinjära fenomen 1-3. Whispering Gallery lägen optiska moder som är begränsade till den dielektriska luftgränssnittet genom total inre reflektion. Den lilla lägesvolymen beror på det höga rumsliga inneslutning medan den temporala inneslutningen är relaterad till kvalitetsfaktorn Q för kaviteten. WGMR kan ha olika geometrier och det finns olika tillverkningstekniker som är lämpliga för erhållande av höga Q-resonatorer 4-6 Ytspänning kaviteter såsom kiseldioxid-mikrosfärer uppvisar i närheten av atomnivå grovhet, som översätter i höga kvalitetsfaktorer. Båda typerna av instängdhet avsevärt minska tröskeln för icke-linjära effekter på grund av den starka energi uppbyggd inuti WGMR. Den tillåter också kontinuerlig våg (CW) ickelinjär optik.
WGMR kan beskrivas med hjälp av the kvanttal n, l, m och deras polarisationstillstånd, i en stark analogi med väteatomen 7. Den sfäriska symmetri tillåter separationen i radiell och vinkel beroenden. Den radiella lösning ges av Besselfunktioner, vinkel kära genom de sfäriska övertoner 8.
Silikatglas är centrosymmetrisk och därför andra ordningens fenomen som är kopplade till Χ (2) interaktioner är förbjudna. Vid ytan av mikrosfären, är inversionen av symmetri brutna och Χ (2) fenomen kan observeras en. Men fas matchande villkor för andra ordningens frekvensgenerering är mer problematisk än motsvarigheten i tredje generationens ordning frekvens, särskilt eftersom de våglängder som är inblandade är helt annorlunda och den roll för spridning kan vara ganska viktigt. De andra ordningens interaktioner är extremt svag. De genererade effekt skalor med Q 3, medan för en third för interaktion de genererade effekt skalor med Q 4. 9 Därför är fokus för detta arbete tredje ordningens optisk icke-linjär känslighet Χ (3) interaktioner såsom stimulerad Raman-spridning (SRS) och stimulerad Antistokes Raman Scattering (SARS) , som SARS de mindre utforskade interaktion 10,11. Chang 12 och Campillo 13 banat väg studier av ickelinjära fenomen med droppar av mycket olinjära material som WGMR men pumplasern pulserades i stället för CW. Kiseldioxidmikrosfärer 14,10 och microtoroids 15 gav mer stabila och robusta plattformar jämfört med mikrodroppar, få en stor del av uppmärksamheten under de senaste decennierna. Bestämt kiseldioxidmikrosfärer är mycket lätt att tillverka och hantera.
SRS är en ren vinst process som lätt kan uppnås i kisel WGMR 14,15, eftersom att nå en tröskel är tillräckligt. I detta fall, den höga circulating intensitet inuti WGMR garanterar Raman lasring, men för parametriska oscillationer är inte tillräcklig. I dessa fall, effektiva svängningar kräver fas och läge matchning, energi och fart bevarande lag och en bra fysisk överlappning av alla resonansmoder som skall uppfyllas 16-18. Detta är fallet för SARS och FWM i allmänhet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Tillverkning av ultrahög faktor på Quality mikrosfärer
- Remsor ca 1-2 cm av en standard single-mode (SMF) kiselfiber av dess akrylbeläggning med användning av en optisk stripper.
- Rengör avskalade delen med aceton och klyva den.
- Inför den kluvna spets i en arm av en fusionsskarvnings och producera en serie elektriska båge utsläpp med hjälp av skarv controller. Välj "manuell drift" från skarv controller menyn, ställ in värdena för båge effektnivå och båge varaktighet till 60 och 800 ms, respektive; välj "båge" och tryck på botten "+".
- När en sfär tar form, stopp, rotera fibern genom 90 ° och upprepa steg 1,3.
- Upprepa steg 1,3 åtminstone fyra gånger för att erhålla en mikrosfär av ca 160 pm. Upprepa 16 gånger för att erhålla en mikrosfär av ca 260 pm.
Obs: De elektriska bågen urladdningar kommer att producera hög smälttemperatur som behövs för att smälta kvartsglas. kan ytane spänning kommer att dra en sfäroid från bevekas fiberspetsen; storleken av sfärerna är direkt proportionell mot antalet båge skott, mättar vid en diameter av ca 350 ^ m, eftersom det kan ses i figur 1 19. Rotationen säkerställer en sfärisk form hos resonatorn.
2. Upprättande en avsmalnande fiber
Obs: Den avsmalnande fiber behövs också för att koppla ljus in i microresonators. Storleken av mikrosfären kommer att avgöra midja avsmalningen. För sfärdiameter större än 125 ^ m, kan diametern hos avsmalningen vara av ca 3-4 | j, m. För mindre, diametern hos avsmalningen bör vara mindre, säg 1-2 um. För att hålla förlusterna på låg nivå och att bara ett läge i den avsmalnande sektionen (den fundamentala en) har avsmalnande vara adiabatiska (gradvis övergång från tjockt till tunt diameter). Den typiska totala längden av den adiabatiska avsmalnande sektionen är ca 2 cm. Figure 2 visar den hemgjorda anordning för att dra fibern och Figur 3A visar en Micro av en typisk midja zon.
- Strip 3-4 cm av en vanlig single-mode (SMF) kiseldioxid fiber av sin akrylbeläggning med hjälp av en optisk strippa och anslut fiberändarna till en laser (ingång) och en effektmätare (utgång). Vara säker på att den avskalade zonen är ungefär i mitten av fibern, inte vid ena änden. Använd en naken fiber terminator för att kunna ansluta fiberändarna till lasern och kraftmätare. Placera lasern och energimätaren på toppen av arbetsbänken.
- Placera den avskalade fibern inuti en kort aluminiumoxidcylinder, och de belagda ändarna av fibern i två översättningssteg som manövrerar samtidigt under dragningsprocessen.
- Värm upp aluminiumoxidcylindern (som fungerar som en ugn) med en syre-butan flamma upp till en temperatur nära en smältpunkt av kiseldioxid (omkring 2100 ° C).
- Sluta sig till adiabaticity av avsmalningen från observation av transmissionen av en laserljus som arbetar vid 635 nm. Kontrollera att vid utgången en homogen cirkulär fläck bevaras medan avsmalnande, vilket tyder på att ingen läget klättra sker. Sluta dra och pension lågan när den överförda effekten stannar oscillerande, och är konstant över tiden.
- Limma den avsmalnande fibern i ett mikroskop glasskiva formad i form av ett U för att rymma avsmalningen (se figur 3B). Använda ett mikroskop glasskiva med dimensionerna 76x26x1.2 mm.
3. Tillverkning av små mikrosfärer
Obs: Små mikrosfärer med diametrar under storleken på en standardfiber klädd kräver tidigare nedtrappning av fiber. Den minsta diametern som erhålls med användning av denna metod är omkring 25 | j, m.
- Genom att följa avsnitt 2, rita en avsmalnande fiber, dra tills det går sönder.
- Följ alla steg i avsnitt 1 (tillverkning av UHQ mikrosfärer) men i steg 1,3, ändra värdena på skarv controller enligt följande: båge makt 20, båge varaktighet 1200 ms.
4. Koppling Ljus in i Mikrosfär
Obs: Vi använder den koniska att koppla ljus in i mikrosfären och mäta resonans i microresonator.
- 4,1. Förbered en T-formad PVC / aluminium hållare med en kanal i mitten. Fäst återstående fiber stam av mikrosfären med en bit av scotch magi eller papper tejp i hållaren. Kläm fast hållaren med två skruvar i en översättning scen med piezoelektriska ställdon och en positionerings upplösning på 20 nm.
- Fixa avsmalningen limmade till objektglaset in i en annan translationssteg med glidplanet placerad vinkelrätt mot mikrosfärfiber stammen. Skarva ändarna av avsmalningen av avslutade fiberkablar. Anslut den ena änden till den avstämbara diodlaser och den andra till en InGaAs fotodiod detektor.
- Använd ett mikroskop rör med långa arbetsavstånd (> 20 mm) att samarbetantrol gapet mellan kona och mikrosfären. För att övervaka systemet i den andra riktningen plats en spegel på 45 ° med avseende på röret riktningen så att positionen avsmalningen i förhållande till ekvatorn av mikrosfären kan regleras.
- Positionera ekvatorn av mikrosfären är i kontakt med den avsmalnande fibern.
- Sätta på lasern och kontrollera transmissionsspektrum av den mikrosfär avsmalning systemet i ett oscilloskop.
- Ställ in CW-laser som arbetar vid 1550 nm tills resonanser visas. Resonans kan identifieras som Lorentz formade dalar i spektrumet.
- Mät resonanslinjebredden (full bredd halv maximum av Lorentz formade dip). Beräkna Q-faktorn som frekvensen för pumpen dividerad med resonanslinjebredden.
- Minska / öka gapet mellan sfären och avsmalningen, ändra både resonans bredd och djup för att öka / minska kopplingseffektiviteten.
- Infoga en erbiumdopad fiberförstärkare (EDFA) mellan CW-laser som arbetar vid 1550 nm och dämparen. EDFA arbetar i våglängdsområdet av 1,530-1,570 nm. Obs: Detta kommer att öka lasereffekt och nådde en maximal uteffekt på 2 W. Nonlinear effekter behöver höga ingångs befogenheter Figur 4 visar en skiss över försöksuppställningen..
- Anslut den ena änden av den koniska med avslutade fiberkablar till en 3 dBm splitter. Ansluta en av de splitter utgångsfibrerna till det optiska spektrumanalysatorn och den andra en till en fotodetektor som är ansluten till oscilloskopet.
- Avstämma lasern från höga till låga frekvenser, tills en resonans med en termisk drift är jämförbar med våglängden avsökningshastighet för lasern hittas. När den termiska självlåsande 20 uppnås en breddning av resonans kan ses på oscilloskopet.
- Kontrollera uteffekten överförs genom avsmalningenin i en optisk spektrumanalysator. Öka strömmen förrän Raman laserlinjen visas. Den är detuned från pumpvåglängden vid ca 13,5 THz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De Q-faktorer av mikrosfärerna fabricerade enligt det protokoll som beskrivits ovan är i överskott av 10 8 (fig 5) för stora diametrar (> 200 ^ m) och som överstiger 10 6 för små diametrar (<50 | j, m). Resonans kontrast över 95% (nära kritisk koppling) lätt kan observeras. För höga cirkulerande intensiteter, kan observeras följande ickelinjära effekter i det infraröda området: stimulerad Raman-spridning (SRS), kaskad SRS 21, stimulerade anti-Stokes Ramanspridning (SARS) och fyra våg blandning (FWM) och urartade FWM. Raman förstärkning förstärker på samma sätt ljuset färdas framåt och bakåt, skapar stående vågor för SRS och kaskad SRS. FWM paren reser vågor. Ett exempel på mätningar kan ses i figurerna 6 och 7.
Figure 6 visar två SRS linjer separerade av 100 nm (1608 nm och 1708 nm) och i närheten av pumpen en kaskad fyra-foton-parametrisk process baserad på elektronisk Kerr olinjäritet av mediet, för en mikrosfär av ca 50 ^ m diameter, pumpas vid 1,546.6 nm. I detta fall FWM är degenererad, två fotoner i pumpen generera en signal och odriven foton. Liknande resultat erhölls genom att pumpa en mikrosfär av ca 98 ^ m med en diameter på 1551 nm (figur 7). Här kan en Raman kam ses centrerad på 1,666.2 nm, och sekundära linjer kan ses i närheten av pumpen med låg verkningsgrad (urartade FWM). Dessutom är anti-Stokes linje centrerad vid 1451 nm, och två symmetriska sidoband är separerade med 10 nm. I detta fall är pump- och Stokes fält som är tillräckligt uppbyggd, men effektiviteten av SARS hindras av obalans fasen på grund av kors fasmodulering (XPM) bland de interaktiva fält (pump, Stokes och anti-Stokes). I fallet med per fect fasanpassning kommer Stokes och anti-Stokes komponenter spegla varandra.
SARS är alltid detekteras i närvaro av SRS, och aldrig i frånvaro av SRS, i överenskommelse med teorin om Bloembergen och Shen 22. SARS intensitet är speciellt förstärkt när SARS frekvens är i resonans med ett hålrum läge och fas matchas med pumpen och SRS-signalen. Figur 8 är ett exempel. Den visar en SRS och SARS linje åtskilda av 90 nm (1629 nm och 1459 nm, respektive) och andra SRS linjer centrerade vid 1,613.8 nm, 1,645.6 nm, 1710 nm, 1,727.6 nm och 1,745.8 nm. Figur 9 visar ett fall av perfekt fasanpassning för en mikrosfär av 65 | j, m diameter pumpas vid 1572 nm. Stokes linje är centrerad vid 1640 nm och den Antistokes är centrerad vid 1490 nm (separation i frekvens av ca 347 cm -1).
les / ftp_upload / 53.938 / 53938fig1.jpg "/>
Figur 1. Mikrosfär dimensioner. Storlek på mikrosfärerna som produceras vid spetsen av en standard 125 pm telekomfiber, som en funktion av bågen skott i en fiberfusionsskarvning. Denna siffra ändrats från [18]. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. Upprättande en avsmalnande fiber. Experimentell set-up för att rita en avsmalnande fiber. Fibern hålls av två klämmor fiber, som är belägna på ett glidblock, på toppen av två skenor. Strukturen är bärbar. På blocket är ansluten till en skruv som drar fibern isär. Klicka här för att se en större version av dennafigur.
Figur 3. En avsmalnande fiber. (A) Optisk mikroskopbild av en avsmalnande livet. Den gröna färgen beror på interferenseffekter, och dess homogenitet indikerar homogeniteten i tjocklek längs den avsmalnande sektionen. (B) Avsmalningen limmas på sin U-formade glasbärare. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. Experimentell set-up: signalen från en avstämbar diodlaser (TDL) förstärks av en EDFA och efter att ha passerat en dämpare och en polarisator, lanseras i WGMR med hjälp av en avsmalnande fiber. Utsignalen delas och sänds i ettoptisk spektrumanalysator (OSA) och en fotodiod för att övervaka signalen till ett oscilloskop. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5. resonanser. WGM resonans av en kiseldioxidbärare sfär med en diameter på 250 | j, m som är kopplad till en 4 ^ m midjan avsmalnande fibern. Röd linje är den som passar bäst med hjälp av en Lorentz funktion. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6. Nonlinear spektrum av små mikrosfärer. Experimentell spektrum av FWM och kaskad Ramanlinjer i en mikrosfär av 50 ^ m diameter. Pumpen är toppen vid 1,546.6 nm, kaskad FWM toppar är de symmetriska linjer som visas nära pumpen (separation av 13 nm), medan kaskad Raman linjer separeras vid cirka 13,5 THz (eller omkring 100 nm) från pumpen och från sig själva (1608 nm första raden, 1708 nm andra raden). klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 7. Nonlinear spektrum av ultrahöga Q mikrosfärer. Experimentell spektrum av SARS, FWM i närheten av pumpen och SRS kam i en mikrosfär av 98 um diameter. Pumpen är den topp centrerad vid 1551 nm, degenererade FWM ses nära att pumpa. SRS linje separerade med 100 nm centrerad vid 1646 nm och motsvarande SARS är cupptagna till 1,451.5 nm. De två symmetriska rader i närheten av den SARS linjen är degenererade FWM. Raman kam är centrerad på 1,666.2 nm. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 8. Cavity förbättrad SARS Spectrum. Experimentell spektrum av SARS i en mikrosfär av 40 um diameter. Pumpen är centrerad på 1,539.4 nm, är SRS linje centrerad på 1,629.6 nm och motsvarande SARS är centrerad vid 1459 nm. De andra SRS linjerna är centrerade på 1,613.8 nm, 1,645.6 nm, 1710 nm, 1,727.6 nm och 1,745.8 nm. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Mikrosfärer är kompakta och effektiva olinjära oscillatorer och de är mycket lätt att tillverka och hantera. Avsmalnande fibrer kan användas för koppling och extraktion av ljus i / från resonatorn. Resonans kontrast upp till 95% och Q-faktorer av cirka 3 x 10 8 kan erhållas.
Den största begränsningen av dessa tillverkningstekniker är massproduktion och integration. Städning av fibrerna är avgörande för både mikrosfärer och vaxljus, och så är luftfuktigheten. Båda enheterna måste hållas i torr miljö för en långvarig laboratorium livslängd. Mycket tunna konor är ömtåliga; stor försiktighet bör iakttas vid koppling. När det gäller Q-faktor, kan mikrosfärstorleken vara kritisk. I mikrosfärer med diametrar som sträcker sig från 50 till 500 | im, har Q 's överstigande 10 10 visats i vakuum 23. Den inneboende Q av en mikrosfär bestäms genom bidrag från flera olika typer av förluster: inneboende krökningförluster (Q rad), Ramanspridning och Rayleighspridning förluster på resterande yta homogen (den sistnämnda är storleksberoende, desto lägre diameter desto högre förluster 22), inneboende materiella förluster, och förluster som införts av ytföroreningar. Q rad -1 försvinner med ökande storlek. Det minskar snabbare än R -5/2 24 Våra mikrosfärer som sträcker sig från diameter 25 till 250 um har Q faktorer flera magnituder under slutvakuum värdet av Q. Q faktorerna varierade från 5 x 10 6 upp till 3 x 10 8.
Andra metoder som används för tillverkning av mikrosfärer innebära användning av CO 2 eller butan / N2O fackla. I alla förfaranden, kommer ytspänningen drar smält kiseldioxid i en sfäroid. Här, är valet av instrumentet för smältning av fibern endast ekonomisk. CO 2 lasrar är dyra, ficklampor eller skarv är närvarande i alla labb med hjälp avfibrer. Konor skulle också kunna tillverkas genom fluorvätesyra (HF) erosion av glasbeklädnad och kärna. Denna metod är extremt lång; ca 5 timmar behövs för gallring en 125 um fiber till en 4 um kona. En annan nackdel är bristen på adiabaticity kommer HF urholka alla glas i samma takt.
Konor bör visa låga förluster; annars blir det svårt att observera icke-linjära effekter. Kopplingseffektiviteten är också mycket viktigt. Gapet mellan avsmalningen och mikrosfären kommer fastställa kopplings regimen. Genom direkt förändring av spalten, och / eller lätt snedstämning från resonans, kan den icke-linjära effekten vara antingen förstärkta eller minskat.
WGMR kan bana väg för icke-klassiska ljusgenerering för kvantdatorapplikationer. Atomer kan fastna i närheten av sina ytor för kvantelektrodynamik experiment och koniska fibrer möjliggör en effektiv transport i krävande miljöer. SRS och SARS kan användas som strålningsför spektroskopiska mätningar och även för aktiv avkänning som det har nyligen visat sig vara 25.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Optical Fiber | Corning | SMF28 | |
| Fiber coating stripper | Thorlabs | T06S13 | Available from other vendors as well |
| Fiber cleaver | Fitel | S325A | Available from other vendors as well |
| Fusion splicer | Furakawa | S177A-1R | Available from other vendors as well |
| Butane and Oxygen Gas | n/a | any vendor | |
| Microscope tube | Navitar | Zoom 6000 | Modular Kit |
| CCD camera | n/a | N/A | any will fit |
| Monitor | n/a | N/A | any monitor is valid |
| 3-Axis Stage | PI Instruments, Thorlabs, Melles | ||
| Assorted posts and mounts | Thorlabs | Available from other vendors as well | |
| Polarization control | Thorlabs | FPC030 | Available from other vendors as well |
| Attenuator | Throlabs | VOA50 | |
| Photodiode | Thorlabs | PDA400 | discontinued, replaced by PDA10CS-EC |
| Oscilloscope | Tektronix | DPO7104 | |
| Optical spectrum analyzer | Ando | AQ6317B | |
| Erbium Doped Fiber Amplifier | IPG Photonics | EAD-2K-C | |
| Tunable Laser | Yenista | TUNICS |
References
- Kozyreff, G., Dominguez-Juarez, J. L., Martorell, J. Non linear optics in spheres: from second harmonic scattering to quasi-phase matched generation in whispering gallery modes. Laser Photon. Rev. 5 (6), (2011).
- Farnesi, D., Barucci, A., Righini, G. C., Berneschi, S., Soria, S., Nunzi Conti, G. Optical frequency generation in silica microspheres. Phys. Rev. Lett. 112 (9), 093901 (2014).
- Liang, W., et al. Miniature multioctave light source based on a monolithic microcavity. Optica. 2 (1), 40-47 (2015).
- Maker, A. J., Armani, A. M. Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators. J. Vis. Exp. (65), e4164 (2012).
- Coillet, A., Henriet, R., Phan Huy, K., Jacquot, M., Furfaro, L., Balakireva, I., et al. Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators. J. Vis. Exp. (78), e50423 (2013).
- Han, K., Kim, K. H., Kim, J., Lee, W., Liu, J., Fan, X., et al. Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators. J. Vis. Exp. (87), e51497 (2014).
- Arnold, S. Microspheres, Photonic Atoms, and the Physics of Nothing. American Scientist. 89 (5), 414-421 (2001).
- Chiasera, A., et al. Spherical whispering gallery mode microresonators. Laser Photon. Rev. 4 (3), 457-482 (2010).
- Helt, L. G., Liscidini, M., Sipe, J. E. How does it scale? Comparing quantum and classical nonlinear optical processes in integrated devices. J. Opt. Soc. Am. B. 29 (8), 2199-2212 (2012).
- Leach, D. H., Chang, R. K., Acker, W. P. Stimulated anti-Stokes Raman scattering in microdroplets. Opt. Lett. 17 (6), 387-389 (1992).
- Farnesi, D., Cosi, F., Trono, C., Righini, G. C., Nunzi Conti, G., Soria, S. Stimulated Antistokes Raman scattering resonantly enhanced in silica microspheres. Opt. Lett. 39 (20), 5993-5996 (2014).
- Qian, S. X., Chang, R. K. Multiorder Stokes emission from micrometer size droplets. Phys. Rev. Lett. 56 (9), 926-929 (1986).
- Lin, H. B., Campillo, A. J. CW nonlinear optics in droplet microcavities displaying enhanced gain. Phys. Rev. Lett. 73 (18), 2440-2443 (1994).
- Spillane, S. M., Kippenberg, T. J., Vahala, K. J. Ultralow threshold Raman laser using a spherical dielectric microcavity. Nature. 415 (6872), 621-623 (2002).
- Kippenberg, T. J., Spillane, S. M., Vahala, K. J. Kerr-Nonlinearity optical parametrical oscillation in an ultrahigh Q toroid microcavity. Phys. Rev. Lett. 93 (8), 083904 (2004).
- Hill, S. C., Leach, D. H., Chang, R. K. Third order sum frequency generation in droplets: model with numerical results for third-harmonic generation. J. Opt. Soc. Am. B. 10 (1), 16-33 (1993).
- Kozyreff, G., Dominguez Juarez, J. L., Martorell, J. Whispering gallery mode phase matching for surface second order nonlinear optical processes in spherical microresonators. Phys. Rev. A. 77 (4), 043817 (2008).
- Jouravlev, M. V., Kurizki, G. Unified theory of Raman and parametric amplification in nonlinear microspheres. Phys. Rev. A. 70 (5), 053804 (2004).
- Brenci, M., Calzolai, R., Cosi, F., Nunzi Conti, G., Pelli, S., Righini, G. C. Microspherical resonators for biophotonic sensors. Proc. SPIE. 6158, 61580S (2006).
- Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. J. Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities. Opt. Express. 12 (20), 4742-4750 (2004).
- Kippenberg, T. J., Spillane, S. M., Min, B., Vahala, K. J. Theoretical and experimental study of stimulated and cascaded Raman scattering in ultrahigh Q optical microcavities. J. Sel. Quantum Electron. 10 (5), 1219-1228 (2004).
- Bloembergen, N., Shen, Y. R. Coupling between vibrations and light waves in Raman laser media. Phys. Rev. Lett. 12 (18), 504-507 (1964).
- Gorodestky, M. L., Pryamikov, A. D., Ilchenko, V. S. Rayleigh scattering in high Q microspheres. J. Opt. Soc. Am. B. 17 (6), 1051-1057 (2000).
- Arnold, S., Ramjit, R., Keng, D., Kolchenko, V., Teraoka, I. Microparticle photophysics illuminates viral bio-sensing. Faraday Discuss. 137, 65-83 (2008).
- Ozdemir, S. K., et al. Highly sensitive detection of nanoparticle with a self referenced and self-heterodyned whispering gallery Raman microlaser. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 11 (37), E3836-E3844 (2014).
