Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Mikrosferik Whispering Galeri Modu Rezonatörler içinde Uyarılmış Stokes ve Antistokes Raman saçılması

Published: April 4, 2016 doi: 10.3791/53938

Summary

Üçüncü dereceden optik doğrusal olmayan duyarlılık ile ilgili doğrusal olmayan olayların etkili nesil Χ (3) triply rezonans silis mikrosferlerdeki etkileşimler bu yazıda sunulmuştur. bildirilen burada etkileşimler şunlardır: Uyarılmış Raman saçılması (SRS) ve Uyarılmış Anti-Stokes Raman Saçılma (SARS) içeren dört dalga karıştırma işlemleri.

Abstract

Dielektrik mikroküreler yüksek kalite faktörü fısıldayan galeri modları arasında belirli bir süre (WGM) için ışık ve ses sınırlandırmak olabilir. kompakt lazer kaynakları, son derece hassas biyokimyasal sensörler ve doğrusal olmayan fenomenler: cam mikro uygulamalar büyük bir çeşitlilik ile bir enerji deposu olarak düşünülebilir. mikrosferler ve bağlantı sisteminin, hem imalatı için bir protokol verilmektedir. Burada anlatılan kuplörler konik lifler bulunmaktadır. Üçüncü dereceden optik doğrusal olmayan duyarlılık ile ilgili doğrusal olmayan olayların etkili nesil Χ (3) triply rezonans silis mikrosferlerdeki etkileşimler bu yazıda sunulmuştur. bildirilen burada etkileşimler şunlardır: Uyarılmış Raman saçılması (SRS) ve Uyarılmış Anti-Stokes Raman Saçılma (SARS) içeren dört dalga karıştırma işlemleri. boşluğu geliştirilmiş olgusunun bir dayanıklı pompa, sinyal ve avara arasındaki korelasyonun olmaması ile elde edilir: bir rezonant mod çifti elde etmek için ana kadar zorundadırsinyal ve avara. hyperparametric salınımlarının durumunda (dört dalga karıştırma ve uyarılmış anti-Stokes Raman saçılması) ise, modlar, enerji ve momentum korunumu yerine getirmek ve son ama en az değil, iyi bir mekansal örtüşme olmalıdır.

Introduction

Fısıldayan galeri modu rezonatörler (WGMR) doğrusal olmayan fenomenler 1-3 eşik azalma sağlayan iki benzersiz özellikleri, uzun bir foton ömrü ve küçük mod hacmi göstermektedir. Fısıldayan galeri modları toplam iç yansıma yoluyla dielektrik hava arayüzü sınırlıdır optik modları vardır. zamansal hapsi boşluğunun kalite faktörü Q ile ilgilidir, oysa küçük mod hacmi yüksek uzaysal hapsi kaynaklanmaktadır. WGMR farklı geometrilere sahip olabilir ve yüksek Q Resonators böyle kaliteli faktörlerinin çevirir atomik ölçekli pürüzlülük yakın silis mikroküreler sergi olarak 4-6 Yüzey gerilimi boşlukları elde etmek için uygun farklı üretim teknikleri vardır. doğumdan her iki tip önemli ölçüde bağlı WGMR içinde güçlü bir enerji birikimine doğrusal olmayan etkiler için eşik azaltır. Aynı zamanda sürekli dalga (CW) doğrusal olmayan optik sağlar.

WGMR th kullanılarak tanımlanabilirhidrojen atomu 7 ile güçlü benzer e kuantum N, L, m ve polarizasyon durumu. küresel simetri radyal ve açısal bağımlılıkları ayrılmasını sağlar. Radyal çözüm Bessel fonksiyonlarının, küresel harmonikler 8 açısal olanlar tarafından verilmektedir.

Silis camı nedenle, ki-kare ile ilgili ikinci derece fenomeni (2) etkileşimleri yasaktır, centrosymmetric ve. Mikro yüzeyinde, simetri inversiyon kırılır ve Χ (2) fenomeni 1 görülmektedir. Ancak, ikinci dereceden frekans üretimi için faz eşleme koşulları dahil dalga boyları oldukça farklı ve dağılım rolü oldukça önemli olabilir, çünkü özellikle üçüncü derece frekans nesil eşdeğer daha sorunludur. ikinci dereceden etkileşim son derece zayıftır. Oysa bir thi için Q 3 ile oluşturulan güç ölçeklerrd sipariş etkileşim Q 4 ile oluşturulan güç ölçekler. 9 Bu nedenle, bu çalışmanın odak üçüncü dereceden optik doğrusal olmayan duyarlılık Χ (3) gibi Uyarılmış Raman Saçılması (SRS) ve Uyarılmış Antistokes Raman saçılımı olarak etkileşimler (SARS) 'dir SARS az araştırdı etkileşim 10,11 olmak. Chang 12 ve Campillo 13 derece doğrusal olmayan WGMR gibi malzemeler ancak pompa lazer yerine CW pulse edilmiştir damlacıkları kullanılarak doğrusal olmayan fenomenlerin çalışmalarını öncülük etmiştir. Silika mikroküreler 14,10 ve microtoroids 15 son yıllarda dikkat çok kazanıyor, mikro damlacıklar kıyasla daha istikrarlı ve sağlam platformlar sağladı. Özellikle silis mikro imal ve kullanımı çok kolaydır.

SRS bir eşik ulaşan yeterli olduğundan kolayca silis WGMR 14,15 elde edilebilir saf kazanç süreçtir. Bu durumda, yüksek circulatiWGMR içinde yoğunluğunu ng Raman lazer uygulaması garanti, ama parametrik salınımlar için yeterli değildir. Bu gibi durumlarda, verimli titreşimler faz ve mod eşleştirme, enerji ve momentum korunumu yasası ve tüm rezonans modlarının iyi bir mekansal örtüşme 16-18 yerine getirilmesi gerekir. Bu durum, genelde SARS ve FWM için geçerlidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Kalite Mikrokürelerinin Hiperfrekans Factor 1. Fabrikasyon

  1. Bir optik striptizci kullanarak akrilik kaplama kapalı bir standart tek modlu (SMF) silika fiber yaklaşık 1-2 cm şerit.
  2. aseton ile soyulmuş kısmını temizleyin ve parçalamak.
  3. Bir füzyon raptedici bir kolunda yarılan ucu tanıtmak ve splicer denetleyicisini kullanarak elektrik ark deşarjları bir dizi üretmek. , Splayser kontrolör menüsünden "manuel işletimini" seçin ark güç düzeyinde değerlerini ayarlamak ve sırasıyla 60 ve 800 msn, süreyi ark; "Ark" seçin ve dip "+" itin.
  4. Bir küre şeklini alıyor sonra, dur 90 ° lif döndürmek ve adım 1.3 tekrarlayın.
  5. Tekrar adım 1.3 en az 4 kez yaklaşık 160 um olan bir mikrosferdir elde edildi. yaklaşık 260 um mikroküre elde etmek için 16 kez tekrarlayın.
    Not: Elektrik ark deşarj silis camı kaynaştırmak için gerekli olan yüksek erime sıcaklığına üretecek. Surface gerginlik mollified lif ucundan bir sfero çekecek; Bu 19, Şekil 1 'de görülebileceği gibi, küre boyutu, yaklaşık 350 um bir çapı en doygun, yay çekim sayısı ile doğru orantılıdır. dönme rezonatör küresel bir şekil temin eder.

2. Konik Fiber Çizim

Not: şevli fiber de microresonators içine ışık bağlanması için gereklidir. mikro boyutu konik bel belirleyecektir. küre çapları daha büyük 125 mikron için konik çapı yaklaşık 3-4 mikron olabilir. küçük olanlar için, konik çapı daha küçük olmalıdır, 1-2 mikron söylüyorlar. düşük bir düzeyde kayıp tutmak ve konik bölüm sadece bir mod (temel bir) sahip olmak için, sivri adyabatik (ince bir çap kalın kademeli geçiş) olması gerekir. Adiyabatik şevli kısmın tipik toplam uzunluğu yaklaşık 2 cm'dir. Figu2 yeniden fiber çekilmesi için ev yapımı cihaz ve Şekil 3A tipik bir bel bölgesi bir MicroPhoto göstermektedir.

  1. Şerit 3-4 optik striptizci kullanarak akrilik kaplama kapalı bir standart tek modlu (SMF) silika fiber cm ve elyaf lazer (giriş) ve bir güç ölçer (çıkış) için biter bağlayın. sıyrılmıştır bölgesi olmayan bir ucunda, elyafın ortasında yaklaşık olarak emin olun. fiber lazer ve güç metre biter bağlamak için edebilmek için bir çıplak fiber sonlandırıcı kullanın. lazer ve çalışma tezgahı üstünde güç ölçer yerleştirin.
  2. Kısa bir alümina silindir içine soyulmuş lif ve çekme işlemi sırasında aynı anda harekete iki çeviri aşamaları içine elyaf kaplı uçlarını yerleştirin.
  3. silis, erime noktası (yaklaşık 2.100 ° C) yakın bir sıcaklığa kadar, bir oksijen-butan alev alüminyum silindir (bu bir fırın olarak işlev yapar) ısıtın.
  4. Obse gelen konik adiabaticity sonucuna635 nm 'de faaliyet gösteren bir lazer ışık iletim rvation. hiçbir mod çabalıyorlar oluştuğunu belirten sivrilen ise çıkışta homojen dairesel nokta korunmuş olup olmadığını kontrol edin. çekerek durdurmak ve iletilen güç salınım durur ve zamanla sabit olduğunda alev emekli.
  5. Konik karşılamak için U şeklinde şekillendirilmiş bir mikroskop cam slayt olarak şevli fiber yapıştırıcı (Şekil 3B). boyutları 76x26x1.2 mm bir mikroskop cam slayt kullanın.

Küçük Mikrokürelerinin 3. Fabrikasyon

Not: kaplı standart lif büyüklüğü altında çapları küçük mikroküreler lif önceki doz azaltımı gerektirir. Bu yöntem kullanılarak elde edilen minimum çapı, yaklaşık 25 mm.

  1. bölüm 2 takip ederek, kırılır kadar çekerek, bir konik lif çizin.
  2. splicer co değerleri değiştirmek, bölüm 1 (UHQ mikroküreler imalat), ancak adım 1.3 tüm adımları izleyinKontrol Ünitesiüzü beğeneceğ aşağıdaki gibi: Ark gücü 20, ark süresi 1.200 msn.

Microsphere içine 4. Kavrama Işık

Not: mikro içine çift ışığa konik kullanmak ve microresonator bir rezonans ölçün.

  1. 4.1. ortasında bir kanal ile bir T PVC / alüminyum tutucu hazırlayın. tutucu içine viski büyü veya kağıt yapışkan bant bir parça mikro kalan lif sapını sabitleyin. piezoelektrik aktüatör ve 20 nm bir konumlandırma çözünürlüğe sahip bir çeviri aşamasında içine iki vidayla tutucu kelepçe.
  2. Microsphere fiber gövdeye dik konumlandırılmış slayt düzlemi ile başka çeviri aşamasına cam slayt yapıştırılmış konik sabitleyin. sonlandırılmış fiber kablolar için konik uçlarını tuttur. bir ayarlanabilir diyot lazer sonu ve bir InGaAs fotodiyot dedektöre diğerini bağlayın.
  3. co uzun çalışma mesafesi (> 20 mm) bir mikroskop tüp kullanınkonik ve mikro arasındaki boşluğu ntrol. mikrosfer ekvatora konik göreceli kontrol edilebilir pozisyon böylece tüp yönüne göre diğer yönde yer 45 ° bir ayna sistemi izlemek için.
    1. konik lifi ile temas mikrosfer ekvator yerleştirin.
  4. Lazer açın ve bir osiloskop olarak Microsphere-konik sisteminin iletim spektrumunu kontrol edin.
    1. rezonans görünene kadar ayar CW lazer 1.550 nm çalışan. Lorentz spektrumda dips şekilli olarak rezonanslar tespit edilebilir.
  5. rezonans çizgi genişliğine (Lorentz şeklindeki dip tam genişlikte yarı maksimum) ölçün. rezonans LineWidth bölü pompa sıklığı gibi Q faktörü hesaplayın.
  6. , Küre ve konik arasındaki boşluğu artırmak / artan bağlanma verimliliğini azaltmak için rezonans genişliği ve derinliği hem değişen / azaltın.
  1. 1550 nm ve zayıflatıcı çalışan CW lazer arasında bir erbium katkılı fiber amplifikatör (EDFA) yerleştirin. EDFA 1,530-1,570 nm dalga boyu aralığında çalışır. . Bu yüksek giriş yetkileri 2 W. Doğrusal Olmayan etkileri maksimum çıkış gücü ihtiyacı ulaşan lazer gücünü artıracak 4 deneysel set-up bir kroki göstermektedir: Not.
  2. 3 dBm splitter sona fiber kablolar ile konik bir ucunu. optik spektrum analizör ve osiloskop bağlı bir fotoğraf dedektöre diğerine ayırıcı çıkış liflerinin birini bağlayın.
  3. Lazerin dalga boyu tarama hızı ile karşılaştırılabilir bir termal sürüklenme ile bir rezonans kadar ayarlayın düşük frekanslarda yüksek gelen lazer bulunur. Termal kendinden kilitli 20 elde edildiğinde rezonans genişlemesi osiloskopta görülebilir.
  4. konik iletilen çıkış gücü kontrolbir optik spektrum analizör içine. Raman lazer çizgisi görünene kadar gücünü artırmak. Yaklaşık 13.5 THz pompa dalga boyu gelen detuned edilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Mikro-Q faktörleri protokolü, yukarıda tarif edilen geniş çaplı 10 8 (Şekil 5) (> 200 um) aşan ve küçük çaplar için 10 6 (<50 um) aşan Aşağıdaki üretti. (Kritik bağlantı yakın)% 95 üzerinde rezonans kontrast kolaylıkla görülebilir. Yüksek dolaşan şiddetleri için kızılötesi bölgede aşağıdaki doğrusal olmayan etkiler görülebilir: (SRS) uyarılmış Raman saçılması, SRS 21 basamaklı anti-Stokes Raman saçılması (SARS) ve dört dalga karıştırma (FWM) uyarılmış ve FWM dejenere. Raman kazanç, eşit bir şekilde ileri yolculuk ışık ve geriye yönünü güçlendirir SRS ayakta dalgalar yaratıyor ve SRS cascaded. FWM çiftleri dalgalar seyahat. Ölçümler bir örneği Şekil 6 ve 7'de görülmektedir.

FigürE 6 100 nm (1,608 nm ve 1,708 nm) ile ayrılmış iki SRS çizgiler, ve pompanın çevresinde bir kaskad dört foton parametre proses çapının yaklaşık 50 um'lik bir mikro için, orta elektronik Kerr doğrusal olmayan göre, 1,546.6 nm'de pompalanır. FWM dejenere bu durumda, pompanın iki foton bir sinyal ve avara foton üretir. Benzer sonuçlar 1.551 nm (Şekil 7) yaklaşık 98 um çaplı bir mikroküre pompalanması ile elde edilmiştir. Burada, bir Raman tarak 1,666.2 nm'de ortalanmış görülebilir ve ikinci hat, düşük verimlilik ile pompanın çevresinde görülebilir (FWM dejenere). Ayrıca, anti-stoke hattı 1,451 nm ortalanır ve iki simetrik yan bantlar 10 nm ile ayrılır. Bu durumda, pompa ve Stokes alanları yeterince inşa yukarı, ama SARS etkinliği nedeniyle interaktif alanlar (pompa, Stokes ve anti-Stokes) arasında çapraz faz modülasyonu (XPM) faz uyuşmazlığı engellendiği edilir. her durumunda fect faz eşleme, Stokes ve anti-Stokes bileşenlerin birbirleri aynası olacaktır.

SARS hep SRS huzurunda tespit ve asla SRS yokluğunda, Bloembergen ve Shen 22 teorisine anlaşma olduğunu. SARS frekansı pompa ve SRS sinyali ile eşleşen bir boşluk modu ve faz rezonans olduğunda SARS yoğunluğu özel geliştirilmiştir. Şekil 8, bir örnek olarak Şekil. Bu Şekil 9. 1,613.8 nm, 1,645.6 nm, 1710 nm, 1,727.6 nm ve 1,745.8 nm'de merkezli bir (sırasıyla, 1629 nm ve 1459 nm) 90 nm ile ayrılmış SRS ve SARS hattı ve diğer SRS hatlarını göstermektedir mükemmel faz eşleme bir durumu göstermektedir 1572 nm'de pompalanır 65 um çaplı bir mikro için. Stokes hattı 1640 nm'de ortalanmış ve Antistokes 1490 nm (yaklaşık 347 cm frekans ayırma -1) ortalanır.

les / ftp_upload / 53938 / 53938fig1.jpg "/>
Şekil 1. Microsphere boyutları. Standart 125 mikron telekom fiber ucunda üretilen mikrokürelerin boyutları, fiber füzyon splicer yay çekim bir fonksiyonu olarak. Bu rakam modifiye edilmiş [18]. Görüntülemek için tıklayınız Bu rakamın daha büyük bir versiyonu.

şekil 2
Şekil 2. konik fiber çekilmesi için bir konik lif. Deneysel set-up Çizim. Fiber iki ray üstünde, bir kayar bloğu bulunan iki lif kelepçeleri tarafından tutulur. yapı taşınabilir. Blok dışında fiber çeker bir vida bağlanır üzerinde. Bu büyük halini görmek için tıklayınızrakam.

Şekil 3,
Şekil 3. Bir konik lif. (A) konik bel Optik mikrografı. Yeşil renk girişim etkilerinden kaynaklanmaktadır ve homojenliği şevli bölümü boyunca kalınlıkta homojenlik göstermektedir. (B) onun U-şekilli cam destek yapıştırılmış konik. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Bir zayıflatıcı ve bir polarizer geçtikten sonra, konik bir lif ile WGMR başlatılacağı bir EDFA ile amplifiye edilir ayarlanabilir bir diyot lazer (tdl) gelen sinyali ve: Şekil 4. Deneysel-ayarlayın. çıkış sinyali bölünmüş ve bir içine gönderilenoptik spektrum analizör (OSA) ve bir osiloskop içine sinyali izlemek için bir fotodiyot için. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5,
Şekil 5. rezonanslar. 4 um bel şevli fiber bağlanmış 250 um bir çapı olan bir silis küre WGM Rezonans. Kırmızı çizgi Lorentz işlevini kullanarak en iyi seçimdir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6,
Şekil 6. küçük mikro kürelerin Doğrusal olmayan spektrum. FWM Deneysel spektrum ve Raman cascaded50 um çaplı bir mikro içinde hatları. Pompa 1,546.6 nm'de zirve olduğunu cascaded Raman hatları pompadan ve kendilerinden yaklaşık 13.5 THz (veya yaklaşık 100 nm) ayrılır oysa FWM zirveleri, pompa (13 nm ayrılması) yakın görünen simetrik hatları cascaded (1608 nm ilk satırı, 1708 nm ikinci satır). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 7,
Şekil 7. ultra S mikro-lineer olmayan spektrumu. 98 um çaplı bir mikro pompa ve SRS tarak yakın SARS, FWM Deneysel spektrumu. Pompa 1551 nm'de merkezli zirve olduğunu FWM pompa yakın görülüyor dejenere. 100 nm ile ayrılmış SRS hattı 1,646 nm merkezlenmesini ve karşılık gelen SARS c1,451.5 nm'de girdi. SARS hattının yakınında iki simetrik çizgileri FWM dejenere edilmektedir. Raman tarak 1,666.2 nm'de merkezli. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 8,
Şekil 8. Boşluk SARS Spectrum. 40 mikron çaplı bir mikro SARS Deneysel spektrum gelişmiş. Pompa 1,539.4 nm'de merkezlenmiş SRS hattı 1,629.6 nm'de merkezlenmiş ve ilgili SARS 1,459 nm ortalanır. Diğer SRS hatları 1,613.8 nm, 1,645.6 nm, 1710 nm, 1,727.6 nm ve 1,745.8 nm'de merkezli. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 9. Mükemmel Faz Uyumlu SRS-SARS. SARS ve SRS Deneysel spektrum 1'e SARS-SRS yoğunluk oranı yakın ile eşleşti mükemmel faz Microsphere çapı 65 mm. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Mikroküreler kompakt ve verimli doğrusal olmayan osilatörler ve onlar imal ve işlemek için çok kolaydır. Konik elyaf bağlanması ve rezonatörün üzerine / ışık çıkarmak için de kullanılabilir. % 95'e kadar rezonans kontrast ve yaklaşık 3 x 10 8 Q faktörleri elde edilebilir.

Bu fabrikasyon teknikleri ana sınırlama seri üretim ve entegrasyonu. liflerin temizliğine mikroküreler ve daralan hem için kritiktir ve böylece nem. Her iki cihaz uzun süreli bir laboratuar ömrü için kuru ortamda muhafaza edilmelidir. Çok ince incelir kırılgan; bağlanmasında büyük bir özenle alınmalıdır. Q faktörü ile ilgili olarak, mikro küre boyutu kritik olabilir. 50 ila 500 | im arasında değişen çaplara sahip mikro-küreler, Q 'nin, 10, 10 aşan vakumda 23 gösterilmiştir. Bir mikro içsel Q kayıpları çeşitli türleri katkılarıyla tarafından belirlenir: içsel eğrilikkayıplar (Q rad), kalan yüzey homojen olmayan Raman Saçılma ve Rayleigh saçılması kayıpları, içsel malzeme kayıpları ve yüzey kirleticiler tarafından getirilen kayıplar (ikincisi daha düşük, çap yüksek kayıp 22 boyutu bağlıdır). Q rad -1 artan boyutu kayboluyor. Daha hızlı R daha azalır -5/2 25 çapları 250 um arasında değişen 24 Bizim mikroküreler Q arasında değişmektedir edilen Q düğmesine Q faktörler nihai vakum değerinin altında çeşitli büyüklükleri faktörler var 5 x 10 6 kadar 3 x 10 8.

Mikro-imalatı için kullanılan diğer yöntemler, CO2 veya bütan / N2 O meşale kullanılmasını içerir. tüm işlemlerde, yüzey gerilimi bir sfero içine erimiş silis çekecektir. Burada, fiber erime için enstrümanın seçim sadece ekonomiktir. CO 2 lazerler meşaleler veya ekleyiciler kullanarak tüm laboratuarları mevcuttur, pahalıelyaf. Konik de, cam kaplama ve iç kısmın hidrofluorik asit (HF), erozyon ile imal edilebilir. Bu yöntem son derece uzun olduğu; Yaklaşık 5 saat 4 mikron konik bir 125 mikron fiber inceltme için ihtiyaç vardır. Başka bir dezavantajı adiabaticity olmaması, HF aynı oranda bütün cam aşındıracak.

Incelir, düşük kayıplar göstermesi gerekir; aksi takdirde doğrusal olmayan etkileri gözlemlemek zor olacaktır. verimliliği Kavrama de çok önemlidir. konik ve mikro arasındaki boşluk bağlantı rejimini belirler. rezonansı boşluğun doğrudan değişikliği ve / veya hafif detuning olarak, lineer olmayan etkisi ya artmış veya azaltılabilir.

WGMR kuantum bilgi işlem uygulamaları için klasik olmayan ışık nesil önünü açabilir. Atomlar zorlu ortamlarda etkin bir ulaşım sağlayacak kuantum elektrodinamik deneyler ve konik lifler için yüzeyleri yakınında yakalanan edilebilir. SRS SARS radyasyon olarak kullanılabilirspektroskopik ölçümler için ve aynı zamanda aktif algılama son zamanlarda 25 kanıtlanmıştır olarak.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. Liang, W., et al. Miniature multioctave light source based on a monolithic microcavity. Optica. 2 (1), 40-47 (2015).
  4. Maker, A. J., Armani, A. M. Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators. J. Vis. Exp. (65), e4164 (2012).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Arnold, S. Microspheres, Photonic Atoms, and the Physics of Nothing. American Scientist. 89 (5), 414-421 (2001).
  8. Chiasera, A., et al. Spherical whispering gallery mode microresonators. Laser Photon. Rev. 4 (3), 457-482 (2010).
  9. 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).
  10. Leach, D. H., Chang, R. K., Acker, W. P. Stimulated anti-Stokes Raman scattering in microdroplets. Opt. Lett. 17 (6), 387-389 (1992).
  11. 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).
  12. Qian, S. X., Chang, R. K. Multiorder Stokes emission from micrometer size droplets. Phys. Rev. Lett. 56 (9), 926-929 (1986).
  13. Lin, H. B., Campillo, A. J. CW nonlinear optics in droplet microcavities displaying enhanced gain. Phys. Rev. Lett. 73 (18), 2440-2443 (1994).
  14. Spillane, S. M., Kippenberg, T. J., Vahala, K. J. Ultralow threshold Raman laser using a spherical dielectric microcavity. Nature. 415 (6872), 621-623 (2002).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Jouravlev, M. V., Kurizki, G. Unified theory of Raman and parametric amplification in nonlinear microspheres. Phys. Rev. A. 70 (5), 053804 (2004).
  19. Brenci, M., Calzolai, R., Cosi, F., Nunzi Conti, G., Pelli, S., Righini, G. C. Microspherical resonators for biophotonic sensors. Proc. SPIE. 6158, 61580S (2006).
  20. Carmon, T., Yang, L., Vahala, K. J. Dynamical thermal behavior and thermal self-stability of microcavities. Opt. Express. 12 (20), 4742-4750 (2004).
  21. 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).
  22. Bloembergen, N., Shen, Y. R. Coupling between vibrations and light waves in Raman laser media. Phys. Rev. Lett. 12 (18), 504-507 (1964).
  23. 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).
  24. Arnold, S., Ramjit, R., Keng, D., Kolchenko, V., Teraoka, I. Microparticle photophysics illuminates viral bio-sensing. Faraday Discuss. 137, 65-83 (2008).
  25. 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).

Tags

Mühendislik Sayı 110 microresonators fısıldayan galeri modu uyarılmış saçılması doğrusal olmayan optik dört dalga karıştırma Antistokes saçılması uyarılmış
Mikrosferik Whispering Galeri Modu Rezonatörler içinde Uyarılmış Stokes ve Antistokes Raman saçılması
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Farnesi, D., Berneschi, S., Cosi,More

Farnesi, D., Berneschi, S., Cosi, F., Righini, G. C., Soria, S., Nunzi Conti, G. Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators. J. Vis. Exp. (110), e53938, doi:10.3791/53938 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter