СВЧ-фотоника систем на основе шепчущей галереи режима резонаторы

Общая цель этой процедуры заключается в создании оптических частотных гребней с использованием режима Whispering Gallery, дисковых резонаторов для приложений микроволновой фотоники. Первым шагом является шлифовка и полировка обода кристаллического диска до тех пор, пока масштаб шероховатости его поверхности не станет субнанометровым. Вторым шагом является измерение этой шероховатости поверхности с помощью интерферометрического микроскопа AAU.

Далее, а, проводится одномодовое оптическое волокно при нагревании паяльной лампой, чтобы получить коническое волокно с микрометровым диаметром. Последний шаг состоит в том, чтобы использовать конус для связывания лазерного света с дисковым резонатором и возбуждения в режиме шепчущей галереи, путь света в обе стороны которого соответствует целочисленному числу общих внутренних отражений. В конечном счете, мощность насоса увеличивается, а другие режимы шепчущей галереи возбуждаются за счет нелинейности ухода.

Это приводит к коротким импульсам во временной области и частотному гребню в частотной области. Испытание при использовании механически полированного кристаллизованного дискового атора показало, что можно достичь очень высокого качества поверхности и быстрого качества при небольшом внутреннем поглощении. Поверхностность может быть точно определена с помощью специализированного оптического профилометра, а связанный с этим фактор C определяется с помощью методов cavi для запуска света в дисковые источники.

Мы используем типовые волокна, изготовленные в нашей лаборатории. В отличие от других методов. Волокна типа обеспечивают очень высокую эффективность связи, необходимую для запуска нелинейных эффектов.

При низкой мощности накачки, забота о нелинейности индуцирует новые частоты в виде достаточно высокой мощности лазера, что приводит к образованию оптического частотного столба. Для фазово-коррелированных частот можно генерировать надежные микроволны, которые мы используем для фотониксных приложений. Первым шагом в этом протоколе является изготовление резонатора.

Начните с оптического оконного кристаллического фторида магния или фторида кальция. Здесь используется диск диаметром шесть миллиметров из фторида кальция. Кристалл будет иметь форму и полировку на полировальной башне, подобной той, которая была изготовлена специально для этого эксперимента.

Образцы в этой полировальной башне крепятся к стержню, который удерживается шпиндельным мотором клеем, конец стержня прикрепляется к центру кристаллического оптического окна, монтируются стержни в шпиндельный мотор. Затем накройте V-образную металлическую направляющую полировочной опорной подушкой, соответствующей используемому кристаллу. Возьмите приготовленную смесь из абразивного порошка, например алмаза или карбида кремния с размером частиц 10 мкм и воды и насыпьте ее на накладку в направляющей.

Начните вращение кристалла примерно со скоростью 5 000 об/мин и переместите направляющую к вращающемуся кристаллу, чтобы начать его шлифовку с частотой 20 граммов. Давление: Продолжайте шлифовку до тех пор, пока кристалл не примет выпуклую форму, как на этом изображении, сгенерированном компьютером. Это может занять от двух до четырех часов в зависимости от материала.

После придания формы кристаллу следующим этапом является дальнейшая шлифовка и полировка. Используя все более мелкие абразивные частицы, смешанные с водой в направляющей, весь процесс занимает от четырех до восьми часов. По мере того, как идет шлифовка и полировка, важно получить обратную связь о состоянии поверхности.

Изначально, когда кристалл помутнел, используйте оптический микроскоп для визуального осмотра. Поверхность должна оставаться без дефектов с шероховатостью по шкале размера зерна абразива. Позже, после успешной полировки частицами размером в один микрон, кристалл становится прозрачным, а оптическая полировка достигается на более поздних стадиях с более мелкими абразивами, требуются интерферометрические измерения для определения характеристик поверхности.

Используйте микроскоп, оснащенный объективом интерферометра морали, для качественного изучения изменений высоты поверхности с помощью наблюдаемых интерференционных картин в объективе морального духа. Половина падающего света направляется на поверхность диска, в то время как другая половина отражается зеркалом. Свет, отраженный диском, и свет от зеркала создают интерференционную картину, которая используется для определения характеристик поверхности диска.

Это интерферометрическое изображение получено с поверхности, отполированной порошком размером в один микрон. Он показывает значительные перепады высоты. Это изображение сделано с поверхности, которая была отполирована 100-нанометровым порошком.

Это указывает на гораздо более гладкую поверхность. Для более детального определения характеристик используйте управляемое компьютером измерение изменений высоты поверхности на небольшой площади. Это изображение было сделано примерно за один час и занимает площадь около 0,25 квадратных миллиметров.

Шлифовка и полировка должны продолжаться до тех пор, пока интерферометрические данные не подскажут, что поверхность будет максимально гладкой. Для того, чтобы привязать свет к диску. Конус проводится в оптическом волокне.

При вытягивании конуса диаметр волокна в конусе уменьшается со 125 микрон до одного микрона. Моды более высокого порядка возбуждаются прогрессивно и интерферируют друг с другом. Достигнута критическая точка.

Когда эти моды более высокого порядка отбрасываются, то только одна мода остается управляемой, и ее затухающее поле может быть использовано для связывания света с диском для создания оптического волокна для связи с резонатором. Начните примерно с одного метра одномодового кварцевого волокна. Соедините оголенное волокно с разъемами FC с каждой стороны.

Снимите около пяти сантиметров пластикового и полимерного покрытия с центрального сечения одномодового кварцевого волокна. Затем подключите один конец волокна к непрерывной волне вблизи инфракрасного лазерного источника, а другой — к фотодиоду. Это позволяет контролировать волокно.

Затем закрепите часть с покрытием по обе стороны от зачищенной области волокна к двигателю с высоким разрешением, управляемому компьютером. Двигатели должны управляться компьютером и быть сконфигурированы таким образом, чтобы тянуть концы в противоположных направлениях с постоянным ускорением. Теперь нагрейте непокрытую часть волокна паяльной лампой в течение примерно одной минуты.

Пламя должно быть мягким, чтобы не повредить развивающийся конус. Через минуту, продолжая подавать пламя, используйте компьютерный интерфейс двигателей, чтобы запустить каждый из них с постоянным ускорением около пяти микрон на квадрат. Во-вторых, после начала черчения контролируйте пропускание конуса с помощью лазерного источника и фотодиода.

Интерференционные картины ИОД будут появляться в процессе работы, увеличиваться в частоте, а затем исчезать при диаметре отходов около одного микрона. В этот момент немедленно остановите движение двигателя и пламя, чтобы соединить свет с резонатором и измерить моды агана полости. Резонатор и конус волокна должны быть приближены друг к другу под микроскопом.

Закрепите резонатор на трехосевом предметном столике, управляемом PAO, в непосредственной близости от конуса волокна, используя микроскоп для контроля взаимного положения резонатора и конуса волокна. Переместите резонатор на расстояние менее одного микрона от конуса. Используйте зеркало для вертикального позиционирования и угла наклона, чтобы проверить связь волокна и резонатора.

Подключите коническое волокно к видимому лазерному диоду. Когда связь эффективна, резонатор следует подсвечивать. Как только будет достигнута эффективная связь, замените видимый лазерный диод на лазер без скачка мод, который выровнен с более узким, чем резонанс,

Другой конец конуса должен быть подан на фотодиод, подключенный к осциллографу. Когда свет попадает в полость, его интенсивность со временем уменьшается в геометрической прогрессии. Характерное время распада называется временем жизни фотона.

Важным показателем емкости резонатора по накоплению энергии является добротность, определяемая как произведение времени жизни фотона на угловую частоту фотона. Для этого можно провести точное измерение добротности с помощью эксперимента с кольцом вниз с полостью. Проводите входной лазер по длинам волн достаточно быстро, чтобы вызвать интерференцию между резонирующим светом, затухающим в камере, и расстроенным светом в последующий момент.

Затем выполните точную настройку положения резонатора и конуса, чтобы максимизировать коэффициент качества связи. Используя кривую осциллографа в качестве ориентира, добротность определяется путем подгонки измеренной кривой. Нелинейные эффекты можно увидеть, вставив оптический усилитель между перестраиваемым лазером и резонатором.

Используя кривую фотодиодного осциллографа для обеспечения обратной связи, настройте лазер на входную длину волны, близкую к резонансной. На этом этапе подключите выходное волокно к оптическому анализатору спектра с высоким разрешением. Увеличьте входную мощность лазера, немного расстроив длину волны накачки.

Новые частоты появятся с каждой стороны от пика насоса. Это уходовая оптическая частотная расческа. На этом графике зависимости пропускания от времени след синего цвета был обнаружен с использованием метода полостного кольца на резонаторе с шепчущей галереей, изготовленном из фторида кальция.

С помощью методов этого протокола красная кривая является аппроксимированной кривой, из которой можно определить собственный коэффициент качества в 1,5 умножить на 10 до девятой. Эти данные показывают уход оптической частотной гребни, полученной для шепчущего галерного модового резонатора. Центральная частота — это частота входного лазера, около 193,3 терагерц.

Другие спектральные линии создаются нелинейными взаимодействиями в резонаторе. Частота между каждой спектральной линией составляет шесть гигагерц, что соответствует свободному спектральному диапазону резонатора. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как изготовить режим галереи шепота ultra HighQ, резонаторы, как соединить их с лазерной накачкой с помощью конического волокна и как создать оптическую частотную композицию.

Эти методы позволяют исследовать фундаментальные взаимодействия световой материи, индуцированные сильно ограниченными лазерными полями в нелинейных средах, исследуя широкий спектр технологических приложений. Не забудьте принять меры предосторожности, такие как маски, клей и сертифицированные лазерные защитные очки во время выполнения этой процедуры.