매우 높은 Q의 속삭이는 갤러리 모드 공진기를 기반으로 전자 포토닉스 시스템을 구축하기 위해 실험실에서 개발 한 사용자 정의 방법이 제시되어 있습니다. 이러한 공진기를 얻고 특성화 프로토콜을 자세히 설명하고, 전자 포토닉스의 응용 프로그램을 일부 설명이 제공됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
마이크로 웨이브 포토닉스 시스템은 전자 레인지와 광 신호 사이의 상호 작용에 근본적으로 의존하고 있습니다. 이러한 시스템은 매우 우주 항공 및 통신 공학, 감지, 계측, 비선형 포토닉스, 양자 광학 등의 기술 및 응용 과학의 다양한 분야에 대한 약속입니다. 이 문서에서는, 우리는 매우 높은 Q의 속삭이는 갤러리 모드 공진기를 기반으로 전자 포토닉스 시스템을 구축하기 위해 실험실에서 사용되는 주요 기법을 제시한다. 최초의 렌즈 나 거울 망원경과 같은 광학 부품 연마하는 데 사용되는 것과 가까운 갈기 - 및 - 폴란드어 기술을 기반 공진기 연마를위한 프로토콜은이 문서에서 설명. 그런 다음, 어느 연마의 품질을 특성화하는 중요한 매개 변수 백색광 간섭계 profilometer 측정 표면 거칠기이다. 공진기에서 빛을 발사하기 위해, 마이크로 미터 범위의 직경 테이퍼 실리카 섬유가 사용됩니다. 이러한 작은 직경에 도달의, 우리는 떨어져 섬유를 뽑아 동시에 컴퓨터 제어 모터를 사용하여 "불꽃 칫솔질"기술, 그리고 테이퍼로 섬유 영역을 가열 토치를 채택한다. 공진기와 테이퍼 섬유는 나중에 파장 스캐닝 레이저를 이용하여 속삭이는 갤러리 모드의 공진 신호를 시각화하기 위해 서로에게 접근하고 있습니다. 커 광학 주파수 빗의 형성이 등거리 스펙트럼 라인으로 만들어진 스펙트럼으로 관찰 될 때까지 공진기, 비선형 현상의 광 출력을 증가시켜 트리거됩니다. 이러한 커 빗 스펙트럼은 과학 기술의 여러 응용 프로그램에 적합한 뛰어난 특성을 가지고. 우리는 매우 안정적인 마이크로 웨이브 주파수 합성에 관련된 응용 프로그램을 고려 GHz의 복합 주파수가 커 빗의 생성을 보여줍니다.
서론
속삭이는 갤러리 모드 공진기는 디스크 또는 마이크로 또는 millimetric 반경 1,2,3,4의 분야입니다. 공진기 (나노 미터 크기의 표면 거칠기) 거의 완벽하게 모양입니다 제공, 레이저 광은 일반적으로 속삭이는 - 갤러리 모드 (WGMS)라고 그 고유 모드 내에서 내부 전반사에 의해 갇혀 될 수 있습니다. 10월 11일에서 5일까지 매우 높은 수 있습니다 Q의 품질 계수가 10에서 7까지하면서 자유 스펙트럼 범위 (또는 복합 주파수) GHz의에서의 공진기 반경에 따라 테라 헤르츠에 따라 다를 수 있습니다. 비축의 고유 재산에 빛을 둔화 때문에, WGM 광학 공진기 많은 광 신호 처리 작업 3을 수행하는 데 사용되었습니다 필터링, 증폭, 시간 지연 등. 제조 기술의 지속적인 개선으로, 전례없는 품질 요소는 계측 또는 계량 더욱 까다로운 애플리케이션에 적합하게UM 기반 응용 프로그램 6-13.
이러한 초고 Q 공진기에 감금 작은 양, 높은 광자 밀도, 긴 광자 수명 (Q에 비례), 커 같은 다양한 비선형 효과를 통해 다양한 WGMS을 자극 할 수 있습니다 매우 강한 빛을 물질....
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프로토콜
프로토콜은 5 주 단계로 구성됩니다 : 첫 번째에서 공진기 속삭이는 - 갤러리 모드가 구성되어 있습니다. 공진기의 연마의 진행을 제어하기 위해, 표면 상태 측정이 수행됩니다. 세 번째 단계에서, 우리는 공진기에서 빛을 발사 할 도구를 제작. 이러한 두 가지 도구가 제조되면, 우리는 광학 하이-Q 공진을 시각화하기 위해 그들을 사용합니다. 마지막으로, 높은 전력 입력 레이저 빔을 사용하여 공진기는 비선형 방식으로 작동하고 커 빗이 생성됩니다.
1. 공진기를 연마
이 단계에서, 공진기 결정 광학 창 (MGF 2 광학 부품 유통 업체에서 쉽게 구할 수 CAF 2) 모양과 광택입니다. 이 닦는 절차는 고품질 WGM 공진기로 변환합니다. 사용자 정의 연마 타워 반응식 1에 제시되어있다.
- 에 접착제를 결정 광학 창을에어 베어링 스핀들 모터에 의해 개최 할 수있는 스틱.
- 코트 적절한 연마 지원 조직과 V-모양의 금속 가이드를 물과 혼합 10 ㎛ 연마 분말 (알루미늄 산화물, 다이아몬드, 또는 실리콘 카바이드) 붓는다. 회전 디스크 (약 5,000 rpm으로, 20g의 압력)이 설....
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결과
이 5 단계 프로토콜은 전자 광 애플리케이션을위한 매우 높은 품질의 요인 WGM 공진기를 얻을 수 있습니다.
계획 2 대표되는 첫 번째 단계는, 공진기 원하는 형태로 제공하는 것을 목표로하고있다. 여기에 주요 어려움은 그 림 있도록 강하게 기계적 관점에서 구조적 취약성을 선도없이 갇힌 광자를 한정 할 정도로 날카로운 디스크를 생산하는 것입니다. 그것은 크기와 모양 및 대량 재료의 다양한 변화와 디스크를 연마 허용하는이 연마 타워는 놀라운 다양성을 보유하고 있습니다.
이 그림 1에서 볼 수 있듯이 연마 프로세스의 끝에서, 나노 미터 스케일의 표면 거칠기 (루트 제곱을 의미), 달성되었습니다. 이 아주 작은 표면 거칠기는 그림 4의 캐비티 링 다운 측정에 의해 표시되는, 10 9 우수한 품질 요소와 연결되어 있습니다. .......
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토론
이 프로토콜은 그 (것)들로 몇 가지 빛, 높은 Q 광 공진기를 생산 할 수 있으며 다양한 전자 포토닉스 응용 프로그램에 대한 비선형 현상을 트리거합니다.
거친 연마의 첫 번째 단계는 공진기에 그것의 모양을 제공해야합니다. 10 μm의 연마제로 연마 한 시간 후, 공진기의 가장자리의 한쪽 (계획 2) 편리하게 모양이어야한다. 다음 단계는 공진기의 표면을 부드럽게하고 1 ㎛ 직경의 연마제의 단계에 도달하면, 그 표면은 투명해야합니다. 이 광 폴란드어이라고합니다. 그러나, 이것은 높은 품질 계수 및 추가 단계가 나노 미터 스케일의 거칠기와 더 나은 표면 품질을 달성하기 위해 작은 연마 입자에 필요한 얻을 충분하지 않습니다. 우리는 Q를 표면 산란에 의한 손실로 이어질 표면의 요철을 측정하는 백색광 간섭 profilometer를 사용하여 낮은 요소 성능을 제공합니다. 이 단계는 연마의 품질을 평가하는 중.......
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공개 사항
저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
감사의 글
YCK은 프로젝트 NextPhase (ERC STG 278616)를 통해 유럽 연구위원회에서 재정 지원을 인정합니다. ANR 프로젝트 ORA (BLAN 031202)에서,, 그리고 : 저자는 또한 프로젝트 SHYRO (10,076,201 액션 R & T R-S10/LN-0001-004/DA)를 통해 센터 국립 디부 연습곡 Spatiales (CNES, 프랑스)의 지원을 인정 지역 드 프랑 슈 콩테, 프랑스.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 스텝 모터 50mm 코스 | Thorlabs | ||
| 3 축 나노 스테이지 | Physik Instrumente | ||
| TUNICS 조정 가능한 레이저 소스 | Yenista | ||
| 광학 스펙트럼 분석기 APEX | APEX Technologies |
참고문헌
- Oraevsky, A. N. Whispering-gallery waves. Quantum Electronics. 32, 377-400 (2002).
- Matsko, A. B., Ilchenko, V. S. Optical Resonators With Whispering-Gallery Modes-Part I: Basics. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3-14 (2006).
- Ilchenko, V. S., Matsko, A. ....
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재인쇄 및 허가
