Artigo de método

Microwave Systems Fotônica Baseado Ressonadores-gallery de modo Whispering

DOI:

10.3791/50423

5 de agosto de 2013

Neste artigo

Resumo

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São apresentadas as técnicas personalizadas desenvolvidas em nosso laboratório para a construção de sistemas de fotônica de microondas baseado em ultra-alta Q galeria de sussurros modo ressonadores. Os protocolos para obter e caracterizar esses ressonadores são detalhados, e uma explicação de algumas das suas aplicações em fotônica de microondas é dado.

Resumo

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Sistemas de fotônica de microondas dependem fundamentalmente da interação entre ondas e sinais ópticos. Estes sistemas são extremamente promissor para diversas áreas de tecnologia e ciência aplicada, como o aeroespacial e engenharia de comunicação, sensoriamento, metrologia, não-linear fotônica e óptica quântica. Neste artigo, apresentamos as principais técnicas utilizadas em nosso laboratório para a construção de sistemas de fotônica de microondas baseados em ultra-alta Q galeria de sussurros modo ressonadores. Primeiro detalhado neste artigo é o protocolo para o polimento do ressonador, a qual é baseada numa técnica de moagem e-polonês perto aos utilizados para polir os componentes ópticos tais como lentes ou espelhos de telescópio. Em seguida, um perfilómetro de rugosidade da superfície de interferometria de luz branca medidas, o que é um parâmetro chave para caracterizar a qualidade do polimento. Para lançar luz no ressonador, uma fibra de sílica com afunilada diâmetro na gama micrométrica é usado. Para atingir tal de pequeno diâmetros, adotamos a técnica de "flame-escovação", utilizando-se simultaneamente motores controlados por computador para puxar a fibra à parte, e um maçarico para aquecer a área de fibra para ser reduzida. O ressonador ea fibra cónica são depois aproximou-se para um outro para visualizar o sinal de ressonância dos modos Galeria sussurrantes utilizando um comprimento de onda de laser de varrimento. Ao aumentar a potência óptica no ressoador, fenómenos não lineares são acionados até a formação de um pente óptico de Kerr frequência é observada com um espectro feito das linhas espectrais equidistantes. Estes pente espectros Kerr têm características excepcionais que são adequados para diversas aplicações em ciência e tecnologia. Consideramos a aplicação relacionada com a síntese de frequências de microondas e ultra-estável demonstrar a geração de um pente de Kerr com frequência intermodal GHz.

Introdução

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Modo de galeria de sussurros ressonadores são discos ou esferas de micro-ou milimétrica raio 1,2,3,4. Desde que o ressonador é quase perfeitamente em forma (rugosidade da superfície nanométrica-size), a luz do laser pode ser preso por reflexão interna total dentro de seus modos próprios, que são geralmente referidos como os modos de cochichos-Galeria (WGMS). A gama espectral livre (ou frequência intermodal) pode variar de GHz a THz, dependendo do raio do ressonador, enquanto o seu factor de qualidade Q pode ser excepcionalmente elevada 5, variando de julho 10-novembro 10. Devido à sua propriedade única de armazenamento e abra....

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Protocolo

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O protocolo consiste em cinco etapas principais: Na primeira, o sussurro-gallery-mode ressonador é feita. A fim de controlar o avanço do polimento do ressonador, as medições do estado de superfície são realizados. Na terceira fase, fabricar a ferramenta que vai lançar luz no ressoador. Uma vez que essas duas ferramentas principais são fabricados, podemos usá-los para visualizar ressonâncias ópticas de alta-Q. Finalmente, utilizando um feixe de laser de alta potência de entrada, o ressonador se comporta de uma maneira não linear e Kerr pentes são produzidos.

1. Polimento do ressonador

Nesta fase, uma jan....

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Resultados

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Este protocolo de cinco etapas permite obter ressonadores WGM com fatores de alta qualidade para aplicações em fotônica de microondas.

O primeiro passo destina-se a dar a forma desejada do ressoador, como representado na Esquema 2. A principal dificuldade aqui é a fabricação de um disco cuja borda é afiado o suficiente para que ele possa limitar fortemente os fótons capturados, sem levar a fragilidade estrutural do ponto de vista mecânico. Esta torre de polimento também poss.......

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Discussão

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Este protocolo permite a produção de ressonadores ópticos de alta-Q, à luz casal para eles e provocar fenômenos não-lineares para diversas aplicações de fotônica de microondas.

O primeiro passo de moagem grosseira deverá dar a sua forma ao ressonador. Após uma hora de moagem, com o pó abrasivo de 10 um, um lado da borda do ressonador deverá ser convenientemente perfilada (ver Esquema 2). O passo seguinte será alisar a superfície do ressonador e ao atingir o estágio .......

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Divulgações

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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

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YCK reconhece o apoio financeiro do Conselho Europeu de Investigação, através do projeto NextPhase (ERC StG ​​278.616). Os autores também reconhecem o apoio do Centro Nacional de Estudos Espaciais (CNES, França), através do Projeto SHYRO (Ação R & T R-S10/LN-0001-004/DA: 10076201), a partir do projeto ORA ANR (BLAN 031.202) e da região de Franche-Comte, França.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Motores de passo curso de 50 mmThorlabs
nanoestágio de 3 eixosPhysik Instrumente
TUNICS fonte de laser sintonizávelYenista
Analisador de espectro óptico APEXAPEX Technologies

Referências

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  1. Oraevsky, A. N. Whispering-gallery waves. Quantum Electronics. 32, 377-400 (2002).
  2. 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).
  3. Ilchenko, V. S., Matsko, A. ....

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Reimpressões e permissões

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Etiquetas

Pente de Frequ ncias pticasAcoplamento de Fibra AfuniladaMedi o de Rugosidade SuperficialT cnica de Retifica o e PolimentoGera o de Pente de KerrMedi o do Fator de QualidadeDecaimento de Cavidade Cavity Ring DownFot nica N o Linear

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