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Engineering

Les systèmes photoniques à micro-ondes Basé sur des résonateurs-galerie-mode de chuchotement

doi: 10.3791/50423 Published: August 5, 2013

Summary

Les techniques personnalisées développées dans notre laboratoire pour construire des systèmes photoniques micro-ondes basé sur Q chuchotement mode galerie résonateurs ultra-hautes sont présentés. Les protocoles d'obtenir et de caractériser ces résonateurs sont détaillés, et une explication de certaines de leurs applications à micro-ondes photonique est donné.

Abstract

Systèmes photoniques à micro-ondes s'appuient fondamentalement sur l'interaction entre les micro-ondes et signaux optiques. Ces systèmes sont extrêmement prometteurs dans divers domaines de la technologie et des sciences appliquées, telles que l'aéronautique et génie des communications, la détection, la métrologie, la photonique non linéaire, et l'optique quantique. Dans cet article, nous présentons les principales techniques utilisées dans notre laboratoire pour construire des systèmes photoniques à base de micro-ondes Q chuchotement mode galerie résonateurs ultra-haute. Première détaillé dans cet article est le protocole pour le polissage résonateur, qui est basé sur une technique grind-and-polonais proche de ceux utilisés pour polir composants optiques tels que des lentilles ou des miroirs de télescope. Ensuite, un léger Mesures profilomètre rugosité de surface blanc interférométrique, qui est un paramètre clé pour caractériser la qualité du polissage. Pour l'amorçage de la lumière dans le résonateur, une fibre de silice conique avec un diamètre de l'ordre du micromètre est utilisé. Pour atteindre un tel petit diamètres, nous adoptons la technique "flamme-brossage", en utilisant des moteurs simultanément contrôlés par l'ordinateur pour tirer la fibre à part, et un chalumeau pour chauffer la zone fibre à être effilé. Le résonateur et la fibre effilée sont ensuite approchés les uns aux autres de visualiser le signal de résonance des modes de galerie à l'aide d'un laser de longueur d'onde de balayage. En augmentant la puissance optique dans les phénomènes non linéaires de résonateur, sont déclenchées jusqu'à la formation d'un peigne de fréquence optique Kerr est observée avec un spectre composé de raies spectrales équidistantes. Ces spectres de peigne Kerr ont des caractéristiques exceptionnelles qui conviennent à plusieurs applications de la science et de la technologie. Nous considérons que la demande liée à la synthèse ultra-stable fréquence micro-ondes et de démontrer la génération d'un peigne Kerr avec une fréquence intermodal GHz.

Introduction

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Whispering Gallery Mode résonateurs sont des disques ou sphères de la micro-ou millimétrique rayon 1,2,3,4. Pourvu que le résonateur est presque parfaitement en forme (taille nanométrique rugosité de surface), la lumière laser peut être piégée par réflexion interne totale dans ses modes propres, qui sont habituellement désignés comme modes murmure-galerie (WGMS). Leur gamme spectrale libre (ou fréquence intermodal) peut varier d'GHz à THz selon le rayon du résonateur, tandis que leur facteur de qualité Q peut être exceptionnellement élevé 5, allant de 7 octobre au 11 octobre. En raison de leur propriété unique de stockage et de ralentir la lumière, résonateurs optiques WGM ont été utilisés pour effectuer de nombreuses tâches de traitement de signaux optiques 3: filtrage, amplification, le temps retardement, etc. Avec l'amélioration continue des technologies de fabrication, leurs facteurs de qualité sans précédent rendent approprié pour une application encore plus exigeante en matière de métrologie ou quantum applications basées 6-13.

Dans ces résonateurs ultra-Q élevé, le faible volume de confinement, une forte densité de photons, et durée de vie du photon de longueur (proportionnelle à Q) induisent une interaction lumière-matière très forte, ce qui peut exciter les différents WGMS par divers effets non linéaires, comme Kerr, Raman ou Brillouin par exemple de 14 à 19. Utilisant des phénomènes non linéaires en chuchotant Mode Galerie résonateurs a été proposé comme un changement de paradigme prometteur pour micro-ondes ultra-pure et la production d'ondes lumineuses. Le fait que ce sujet recoupe de nombreux domaines de la science et de la technologie fondamentale est un indicateur clair de son impact potentiel très fort sur un large éventail de disciplines. En particulier, les technologies d'ingénierie aérospatiale et de la communication ont actuellement besoin de micro-ondes polyvalent et le signal d'onde lumineuse avec une cohérence exceptionnelle. La technologie WGM a plusieurs avantages par rapport aux méthodes existantes futurs ou autre: simplicité conceptuelle, hENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR robustesse, petite consommation d'énergie, une plus longue vie, immunité aux interférences, volume très compact, la polyvalence de fréquence, l'intégration de la puce facile, ainsi qu'un fort potentiel pour intégrer le courant dominant de composants photoniques standards pour les technologies micro-ondes et ondes lumineuses.

En génie aérospatial, oscillateurs à quartz sont largement dominante en tant que sources de micro-ondes pour les deux principaux systèmes de navigation (avions, satellites, engins spatiaux, etc) et les systèmes de détection (radars, capteurs, etc.) Cependant, il est unanimement reconnu aujourd'hui que la fréquence performances de stabilité des oscillateurs à quartz atteint son plancher, et ne va pas améliorer significativement plus. Dans la même ligne, leur versatilité de fréquence est limitée et ne sera guère permettre la génération de micro-ondes ultra-stable au-delà de 40 GHz. Micro-ondes photoniques oscillateurs sont attendus pour surmonter ces limitations. D'autre part, en communication ingénierie, micro-ondes photonOn s'attend également oscillateurs ic être des éléments clés dans les réseaux de communication optique où ils exerceraient l'onde lumineuse / micro-ondes conversion avec une efficacité sans précédent. Ils sont également compatibles avec la tendance actuelle des composants optiques compacts plein dans la technologie d'ondes lumineuses qui permettent un traitement ultra-rapide [up / down conversion, (de) modulation, amplification, de multiplexage, de mixage, etc] sans avoir besoin de manipuler massif (et puis, lentement) électrons. Ce concept de circuits photoniques compacts où les photons contrôlent photons via les médias non-linéaires vise à contourner le goulot d'étranglement provenant de la bande passante optique pratiquement illimitée contre limité la vitesse de traitement opto-électronique. Systèmes de communications optiques sont aussi très exigeants pour les micro-ondes de bruit ultra-faible de phase afin de satisfaire à la fois d'horloge (faible bruit de phase est équivalent à temps faible jitter) et la bande passante (débits augmenter proportionnellement à la fréquence d'horloge) exigences. En effet, en haut-débit communles réseaux de ication, tels oscillateurs ultra-stables sont des références fondamentales pour plusieurs objectifs oscillateur local (pour le haut / conversion de fréquence vers le bas, la synchronisation du réseau, de la synthèse de support, etc.)

Phénomènes non linéaires dans les résonateurs WGM ouvrent également de nouveaux horizons de recherche pour d'autres applications, telles que les lasers Raman et Brillouin. Plus généralement, ces phénomènes peuvent être fusionnés dans la perspective plus large de phénomènes non linéaires dans les cavités optiques et guides d'ondes, et c'est un paradigme fécond pour la photonique silicium cristallin ou. Le fort confinement et de très longue durée de vie des photons dans les WGMS en forme de tore offrent également un banc d'essai excellente pour enquêter sur des questions fondamentales en la matière condensée et de la physique quantique. La course au toujours plus grande précision des signaux électromagnétiques contribue également à répondre à des questions par excellence en physique, liés à la relativité (tests d'invariance de Lorentz), ou la mesure des constantes physiques fondamentales d'unend leur possible évolution dans le temps.

Dans cet article, les différentes étapes nécessaires à l'obtention-galerie-mode chuchotement résonateurs optiques cristallins (WGM) sont décrits et leur caractérisation est expliqué. Également présenté est le protocole pour obtenir la fibre conique de haute qualité nécessaire à la lumière laser couple dans ces résonateurs. Enfin, une application phare de ces résonateurs dans le domaine des micro-ondes photonique, à savoir ultra-stable génération de micro-ondes en utilisant Kerr peignes, est présenté et discuté.

Dans la première section, nous détaillons le protocole suivi pour obtenir des ultra-hautes Q WGM résonateurs. Notre méthode repose sur une approche grind et polonais, qui n'est pas sans rappeler les techniques classiques utilisées pour polir les composants optiques tels que des lentilles ou des miroirs de télescope. La deuxième section est consacrée à la caractérisation de la rugosité de surface. Nous utilisons un non-blanc contact profilomètre interférométrique la lumière pour mesurer la surface roughness qui mène à la surface des pertes induites par la diffusion et abaisser ainsi la performance du facteur Q. Cette étape est un test expérimental important d'évaluer la qualité du polissage. La troisième section porte sur la fabrication d'une fibre de silice conique avec un diamètre dans la gamme du micromètre, afin de lancer la lumière dans le résonateur. Pour atteindre ces petits diamètres, nous adoptons la technique "flamme-brossage", en utilisant des moteurs simultanément contrôlés par l'ordinateur pour tirer la fibre à part, et un chalumeau pour chauffer la zone fibre à être effilé 20. Dans la quatrième section, le résonateur et la fibre effilée sont approchés les uns aux autres de visualiser le signal de résonance des modes de galerie à l'aide d'un laser de longueur d'onde de balayage. Nous montrons dans la cinquième section comment, en augmentant la puissance optique dans le résonateur, on arrive à déclencher des phénomènes non linéaires jusqu'à ce que nous observons la formation de Kerr fréquence optique peignes, avec un spectre composé de raies équidistantes. Comme emphasized ci-dessus, ces spectres en peigne Kerr ont des caractéristiques exceptionnelles qui conviennent à plusieurs applications à la fois la science et la technologie 21-23. Nous allons examiner l'une des applications les plus remarquables de résonateurs WGM en démontrant un signal multi-longueur d'onde optique dont la fréquence intermodal est un micro-ondes ultra-stable.

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Protocol

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Le protocole consiste en 5 étapes principales: dans la première, la galerie de chuchotement en mode de résonateur est fait. Afin de contrôler la progression du polissage du résonateur, des mesures d'état de surface sont effectués. Dans la troisième étape, nous fabriquons l'outil qui va lancer la lumière dans le résonateur. Une fois ces deux outils principaux sont fabriqués, nous les utilisons pour visualiser résonances haute-Q optiques. Enfin, en utilisant un faisceau laser entrée de forte puissance, le résonateur se comporte de façon non linéaire et peignes Kerr sont produites.

1. Polissage le résonateur

A ce stade, une fenêtre optique cristalline résonateur (MgF 2 ou CaF 2, facilement disponibles chez les détaillants de composants optiques) est façonnée et polie. Cette procédure de polissage les convertit en résonateurs WGM haute qualité. La tour de polissage personnalisée est présenté dans le schéma 1.

  1. Coller la fenêtre optique cristalline sur uncoller qui peut être tenue par le moteur de broche avec palier à air.
  2. Manteau un guide métallique en forme de V avec le tissu de support de polissage appropriée, et verser 10 um (poudres abrasives d'oxyde d'aluminium, de diamant ou de carbure de silicium) mélangés avec de l'eau. Cette approche guide pour le disque en rotation (environ 5000 rpm, 20 pression g) et commencer à moudre. En fonction du matériau et de la vitesse de filage, ce procédé peut durer de 2 heures (pour CaF 2) à 4 h (pour MgF 2). Cette étape de polissage donnera sa forme bi-convexe au résonateur. A la fin de cette étape, le disque doit avoir la forme présentée dans le schéma 2.
  3. L'étape suivante est généralement appelé "meulage et le polissage" procédure 24. Elle consiste habituellement en répétant l'étape précédente avec des particules abrasives de taille 10 um, 3 pm, 1 pm, 250 nm, et enfin 100 nm. Le tissu de soutien doit être adaptée à la taille de chaque particule, étant moins raide pour des grains plus petits. Pour éviter les rayureset rayures, une translation horizontale du guide peut être effectuée. A chaque étape de broyage successives et le polissage, l'état de la surface doit être améliorée.

2. Contrôle de l'état de la surface

  1. Un contrôle visuel sous un microscope optique est la première étape pour un contrôle de l'état de surface: le disque est opaque à la lumière dans les premières étapes, mais, après un succès 1 um polissage de particules, le disque devient transparent et ses côtés réfléchir la lumière: la manière on appelle poli optique a été atteinte et le facteur de qualité du résonateur doit être dans le 10 mai-10 juin gamme.
  2. Pour les plus petits abrasif, l'œil n'est pas en mesure d'évaluer l'état de la surface, même en utilisant un microscope standard. À ce stade, une mesure interférométrique de l'état de surface est nécessaire. Utilisation d'un microscope équipé d'une lentille d'objectif d'interféromètre Mirau, et avec une source de lumière blanche. L'image du résonateur interfère wie un plan de référence, révélant ainsi une phase de la lumière blanche de décalage outil de traitement de la hauteur de la surface de manière indépendante au niveau de chaque point avec une résolution d'une fraction de la longueur d'onde, à savoir de quelques nanomètres. Cette mesure peut également être utilisée pour évaluer la courbure du disque 25.
  3. En modifiant la distance entre l'échantillon et l'objectif, de déterminer la phase de la réflexion optique de résonateur et de calculer les variations de hauteur de la surface. Cela peut être automatisés grâce à un ordinateur dédié, et une carte de la hauteur de la surface est créé, permettant la détermination de la rugosité de l'échantillon. Surveiller la rugosité de surface, comme expliqué dans la figure 1, et d'arrêter la procédure de meulage polissage lorsque les franges d'interférences sont le plus lisse possible.

3. Dessin du Cône

Pour coupler la lumière dans le résonateur, une très petite fibre optique est nécessaire: son diamètre doit être d'environ 3 pm(Environ 20 fois inférieure à celle d'un cheveu humain).

  1. Dépouiller une fibre standard de silice monomode (SMF) de son plastique et le revêtement de polymère sur une participation d'environ 5 cm de longueur. A des fins de contrôle, la fibre doit être connectée à une source laser au niveau de son entrée, et une photodiode à sa sortie.
  2. Fixer chaque dimension de la section non revêtue de la fibre à deux moteurs à haute résolution pilotée par ordinateur. Utilisation de l'interface de l'ordinateur des moteurs, les configurer pour se déplacer avec un mouvement accéléré en permanence, de sorte que chaque côté de la fibre sera déchirée.
  3. Faire chauffer la fibre non couché entre les deux points de fixation avec une lampe de chalumeau pendant environ 1 min avant de commencer l'étirement. La flamme doit être doux afin de ne pas souffler la bougie loin une fois il est très petit.
  4. Démarrez le mouvement des moteurs, et donc, l'étirement de la fibre. Une fois que le dessin est commencé, on peut contrôler l'envoi du cône à l'aide d'une source laser et une photodiode: motifs d'interférence volontéapparaître au cours du processus, leur fréquence augmentera, et, finalement, ils vont disparaître pour un diamètre de taille près de 1 um. A ce stade, le moteur et la flamme doivent être arrêtés simultanément.

4. Couplage de la lumière dans le résonateur WGM

A ce stade, le cône est utilisé pour coupler la lumière dans le résonateur et d'observer les modes propres de haute-Q de la cavité, qui sont représentés dans la figure 2.

  1. Fixer le résonateur sur une platine de translation piézo-contrôlée 3 axes. Approcher au fuseau de fibres à une distance de moins de 1 um. La position relative du fuseau de fibres et le résonateur est surveillée, grâce à un microscope, et un miroir est utilisé pour commander le positionnement vertical et l'angle d'inclinaison.
  2. Connectez le cône fibre à une diode laser visible: le résonateur doit être allumé lorsque le couplage est efficace, comme le montre la figure 3.
  3. Connectez le cône en fibre deun laser en mode libre-hop avec une largeur de raie étroite (plus étroite que la largeur de raie de la résonance) à une extrémité, et une photodiode reliée à un oscilloscope sur l'autre extrémité. La réponse de la transmission du résonateur peut être obtenu par balayage de la longueur d'onde à l'entrée. Évaluer le facteur de qualité du résonateur à l'aide du spectre de transmission obtenu en calculant le rapport entre la fréquence de résonance des modes et leurs largeurs de raies (largeur totale à mi-hauteur).
  4. Une mesure plus précise est réalisée à l'expérimentation "cavité torique en bas" 26, où la longueur d'onde de balayage est suffisamment rapide pour obtenir des interférences entre la lumière de résonance se désintégrant dans le résonateur et la lumière désaccordé à un moment ultérieur. On peut affiner le positionnement du cône et le résonateur pour augmenter le facteur de couplage et obtenir le modèle typique de la figure 4. La courbe d'ajustement associé donne le facteur de qualité du résonateur.
  5. 5. Génération du Peigne

    Dans cette dernière étape, un laser de pompe de forte puissance excite des effets non linéaires dans le résonateur.

    1. Insérer un amplificateur optique entre le laser et le résonateur accordable.
    2. Merci à la photodiode et un oscilloscope, d'affiner la source laser de sorte que la longueur d'onde d'entrée est à côté d'une résonance.
    3. Connecter la fibre de sortie à un analyseur de spectre optique à haute résolution et d'augmenter la puissance d'entrée tout en désaccordant légèrement la longueur d'onde de pompe. Nouvelles fréquences apparaissent de chaque côté de la crête de la pompe: il s'agit d'un peigne de fréquence optique Kerr.
    4. Mise en revenir à la photodiode, nous pouvons observer les coups entre les différents modes spectraux créés. L'utilisation d'un filtre passe-bande à microondes, on peut isoler une fréquence pure dans ce signal électrique à très faible bruit.

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Representative Results

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Ce protocole en cinq étapes permet d'obtenir des résonateurs WGM avec des facteurs de très haute qualité pour des applications photoniques micro-ondes.

La première étape vise à donner au résonateur la forme souhaitée, telle que représentée sur le schéma 2. La principale difficulté ici est de fabriquer un disque dont la jante est assez forte pour que peut-il limiter fortement les photons piégés, sans conduire à la fragilité structurelle du point de vue mécanique. Cette tour de polissage possède également une polyvalence remarquable car il permet meules avec une grande variabilité de la taille et de la forme et de la matière en vrac.

A la fin du processus de polissage, une rugosité de surface à l'échelle nanométrique (racine carrée moyenne) a été atteint, comme on peut le voir sur la figure 1. Cette très faible rugosité de surface est associée à un facteur de qualité supérieur à 10 9, comme indiqué par la cavité mesure oscillation vers le bas de la figure 4.

La fabrication de la conicité de la fibre permet de réduire le diamètre vers le bas à un micron, avec un coefficient de transmission supérieur à 90%. Un tel petit diamètre pour le fuseau de fibres est nécessaire pour coupler la lumière dans le résonateur, et un coefficient de transmission élevé est nécessaire pour obtenir des effets non linéaires. Le couplage du facteur Q est supérieur à 10 9, de façon à montrer la qualité du couplage de la fibre effilée.

Le dispositif expérimental pour le couplage de la lumière dans le résonateur est représentée dans le schéma 3, et une photo de l'appareil est indiquée sur la figure 3. La lumière verte émise par le résonateur prouve que le couplage est en effet efficace.

Enfin, lorsque la pompe est augmentée, phénomènes non linéaires sont excités avec succès dans la cavité et permettre la génération Kerr optique fréquence peignes, comme le montre la figure 6. Ces peignes peut par la suite être utilisé pour ulgénération de micro-ondes tra-stable.

Schéma 1
Schéma 1. La tour de polissage sur mesure, utilisé pour fabriquer les disques à ultra-haute qualité WGM.

Schéma 2
Schéma 2. Côté et logiciel généré en vue de dessus d'une WGM résonateur optique après broyage. Le diamètre est généralement de l'ordre de 5 mm, tandis que la hauteur est d'environ 1 mm. Le trou central permet d'organiser et de manipuler le disque à l'aide d'un tampon, sans toucher la jante. A partir d'un disque plat (qui est de forme cylindrique), le processus de polissage broie la partie extérieure d'une manière en forme de V.

Schéma 3
Schéma 3. Montage expérimental pour la génération de peigne Kerr. Lumière provenant d'une diode laser accordable est amplifié et lancé dans le résonateur par l'intermédiaire du GMF fibre effilée. Le signal de sortie est recueilli sur une photodiode pour contrôler le signal sur un oscilloscope ou d'extraire le signal de battement ou la note sur un analyseur de spectre optique à haute résolution pour l'observation du peigne Kerr.

Figure 1
Figure 1. Blanche modèles de interférogramme lumière d'un WGM résonateur à deux étapes différentes du protocole grind-and-polonais: la première a été prise après l'étape de polissage de um 1 (a), le second après le polissage de 100 nm (b). Les caractéristiques du résonateur ont été totalement lissées par les opérations de polissage successives.

Figure 2
Figure 2. Haut-tenu de la représentation spatiale d'une WGM en forme de tore qui est piégeage de la lumière par réflexion interne totale. Cela WGM disques prend en charge des milliers de modes de résonance quasi équidistants (chaque fois que l'appartenance à la même famille de modes propres). Ils ont une gamme spectrale libre (FSR) de l'ordre de 10 GHz pour les disques mm de taille.

Figure 3
Figure 3. Couplage de la lumière visible dans une WGM résonateur. L'accouplement est effective depuis le feu vert guidé par le fuseau de fibres illumine le résonateur.

Figure 4
Figure 4. Signal d'oscillation vers le bas à partir de la cavité d'un résonateur GMF. L'ajustement de courbe donne la durée de vie de photons intrinsèques et de couplage dans la cavité, qui sont directement proportionnelles au facteur de qualité de l'résonateur. Ici, un facteur de qualité intrinsèque de 1,5 x 10 9 a été atteint.

Figure 5
Figure 5. Kerr mécanisme peigne de génération dans les résonateurs WGM. Quand un mode de cavité est pompée au-dessus d'un certain seuil avec un laser résonnant, les photons sont cohérente distribués aux côté-modes voisins par mélange à quatre ondes, ce qui peut impliquer des quatre photons α, β, γ et δ, remplissant les conditions d'énergie et de conservation de l'impulsion. Ceci est une conséquence directe de l'effet Kerr, qui induit un changement quadratique de l'indice de réfraction relativement au champ électrique intra-cavité.

Figure 6
Figure 6. Expérimentale Kerr peigne de fréquence optique. La fréquence centrale f

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Discussion

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Ce protocole permet de produire des résonateurs optiques haute-Q, pour coupler la lumière en eux et déclencher des phénomènes non linéaires pour diverses applications photoniques.

La première étape de dégrossissage devrait donner sa forme à résonateur. Après une heure de broyage avec de la poudre abrasive de 10 um, d'un côté de la jante du résonateur doit être idéalement en forme (voir schéma 2). L'étape suivante sera lisser la surface du résonateur et en atteignant le stade de la um de diamètre poudre abrasive 1, sa surface doit être transparent. C'est ce qu'on appelle un poli optique. Toutefois, cela ne suffit pas pour obtenir un facteur de qualité élevé et des étapes supplémentaires sont nécessaires avec des particules abrasives petits pour atteindre une meilleure qualité de surface avec une rugosité nanométrique. Nous utilisons un blanc profilomètre interférométrique la lumière pour mesurer les irrégularités de surface qui conduisent à des pertes induites par la diffusion de surface et de réduire ainsi le facteur Q Figure 1 montre deux photos prises avec un profilomètre à deux étapes différentes du processus. Le premier est effectuée après l'étape de broyage, montrant une surface irrégulière avec une figure d'interférence perturbé. Cependant, après l'étape de polissage, le motif d'interférence est lisse et régulière, révélant que l'état de surface du résonateur est lisse au 10 nm échelle. C'est ce qui doit être recherché afin d'obtenir des résonateurs haute-Q. Il est également important de noter que cet angle-forme de la jante doit être optimisée afin de permettre le confinement modal plus sans provoquer trop de stress mécanique lors des étapes de broyage.

Le protocole conique dessin nécessite un peu de réglage fin afin d'obtenir la perte de transmission faible. Cela dépend fortement du chalumeau utilisé, mais la distance à partir de la fibre de la flammedoit être telle que la zone de chauffage est la plus large. Valeur typique pour le paramètre d'accélération constante est d'environ 5 μm.s -2, mais il doit être adapté à chaque mise sous tension de la flamme et à la forme du cône à tirer.

En approchant le résonateur à la fibre effilée est également un processus qui doit être très bien contrôlée par l'utilisation d'un étage de translation micrométrique résolution, et suivie d'un microscope binoculaire. L'alignement vertical et l'angle d'inclinaison est également critique pour obtenir un bon couplage et un facteur de qualité. Une fois le couplage est efficace (voir figure 2), le spectre de transmission peut être obtenue en utilisant un laser accordable en longueur d'onde dans le mode de numérisation. Si le balayage est assez rapide et le facteur de qualité du résonateur suffisamment élevée, le signal émis doit comporter comme on le voit sur ​​la figure 3. En installant cette courbe expérimentale, nous sommes en mesure d'extraire le facteur de qualité intrinsèque de la choseonator.

Il convient de noter que d'autres moyens de couplage de la lumière dans le résonateur sont possibles, à savoir avec un prisme 27 ou fibres angle poli 28. Les deux méthodes utilisent le champ évanescent d'un faisceau réfléchi sur l'interface entre le verre et l'air. L'avantage de ces méthodes est que le couplage est plus stable, mais l'alignement nécessaire dans les deux cas est beaucoup plus difficile à obtenir par rapport à la méthode du cône. L'efficacité du couplage de fibres conique est également plus élevé (jusqu'à 99,9% 15) que ce qui peut être réalisé avec prisme et le couplage de fibres angle poli.

La non-linéarité dans le résonateur peut être excité avec une puissance élevée de la pompe. Le processus bien connu de mélange à quatre ondes produit des raies spectrales tranchants dans le résonateur séparés par une constante bien définie: gamme spectrale libre du résonateur (ou un multiple entier). Utilisation d'une photodiode rapide et un filtre passe-bande, on peut extraire cette Précise écart de fréquence fixe pour générer un générateur de signal à faible bruit à micro-ondes. Cependant, ce processus nécessite normalement des boucles de rétroaction sophistiqués pour le contrôle du signal et de stabilisation, qui n'ont pas été considérés ici par souci de exemplification 29.

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Disclosures

Les auteurs déclarent qu'ils n'ont aucun intérêt financier concurrents.

Acknowledgments

YCK reconnaît le soutien financier du Conseil européen de la recherche à travers le projet NextPhase (ERC StG ​​278616). Les auteurs reconnaissent également le soutien du Centre National d'Etudes Spatiales (CNES, France) à travers le SHYRO projet (action R-S10/LN-0001-004/DA R & T: 10.076.201), du projet ANR ORA (Blanchard 031202), et de la région de Franche-Comté, France.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Step motors 50 mm course Thorlabs
3 axis nanostage Physik Instrumente
TUNICS tunable laser source Yenista
Optical spectrum analyzer APEX APEX Technologies

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Les systèmes photoniques à micro-ondes Basé sur des résonateurs-galerie-mode de chuchotement
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Coillet, A., Henriet, R., Phan Huy, K., Jacquot, M., Furfaro, L., Balakireva, I., Larger, L., Chembo, Y. K. Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators. J. Vis. Exp. (78), e50423, doi:10.3791/50423 (2013).More

Coillet, A., Henriet, R., Phan Huy, K., Jacquot, M., Furfaro, L., Balakireva, I., Larger, L., Chembo, Y. K. Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators. J. Vis. Exp. (78), e50423, doi:10.3791/50423 (2013).

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