Mikrodalga Fotonik Sistemleri Whispering-galeri-mod Rezonatörler dayanarak

Bu prosedürün genel amacı, mikrodalga fotonik uygulamaları için disk rezonatörleri olan Fısıltı Galerisi modunu kullanarak optik frekans tarakları oluşturmaktır. İlk adım, kristal bir diskin kenarını, yüzey pürüzlülüğünün ölçeği nanometrenin altına gelene kadar taşlamak ve parlatmaktır. İkinci adım, bu yüzey pürüzlülüğünü AAU interferometre mikroskobu kullanarak ölçmektir.

Daha sonra, a, mikrometre ölçek çapına sahip konik bir fiber elde etmek için kaynak makinesi ile ısıtılırken tek modlu bir optik fiber çekilir. Son adım, lazer ışığını disk rezonatörüne bağlamak ve gidiş-dönüş ışık yolu toplam iç yansımaların tam sayısına karşılık gelen bir fısıltı galerisi modunu heyecanlandırmak için konikliği kullanmaktır. Sonuç olarak, pompa gücü artırılır ve diğer fısıltı galerisi modları, bakımın doğrusal olmaması sayesinde uyarılır.

Bu, zamansal alanda kısa darbelere ve frekans alanında bir frekans tarağına yol açar. Mekanik olarak parlatılmış kristalize diskatör kullanımında yapılan test, küçük bir iç absorpsiyon ile çok yüksek yüzey hızlı kalitesi elde etmenin mümkün olmasıdır. Yüzey kalitesi, özelleştirilmiş bir optik profilometre kullanılarak doğru bir şekilde yapılabilir ve ilgili C faktörü, ışığı disk oluşturuculara başlatmak için cavi yöntemlerini kullanır.

Laboratuvarımızda üretilen tip elyafları kullanıyoruz. Diğer yöntemlerin aksine. Tip fiberler, doğrusal olmayan etkileri tetiklemek için gereken çok yüksek birleştirme verimliliğini sağlar.

Düşük pompa gücünde, bakım doğrusal olmama, optik bir frekans sütununa yol açan yeterince yüksek lazer gücü olarak yeni frekansları indükler. Faz ilişkili frekanslar için, fotoniks uygulamaları için kullandığımız güvenilir bir mikrodalga üretilebilir. Bu protokoldeki ilk adım bir rezonatör üretmektir.

Optik pencere kristali magnezyum florür veya kalsiyum florür ile başlayın. Burada, altı milimetre çapında bir kalsiyum florür diski kullanılır. Kristal, bu deney için özel olarak yapılmış olan gibi bir parlatma kulesi üzerinde şekillendirilecek ve parlatılacaktır.

Bu parlatma kulesindeki numuneler, iş mili motor tutkalı tarafından tutulan bir çubuğa, çubuğun ucu kristal optik pencerenin ortasına tutturulur, çubuğu iş mili motoruna monte edilir. Ardından, V şeklinde bir metalik kılavuzu, kullanılan kristale uygun bir parlatma destek pedi ile kaplayın. Parçacık boyutu 10 mikron olan elmas veya silisyum karbür gibi aşındırıcı bir toz ve sudan oluşan hazırlanmış bir karışım alın ve kılavuzdaki pedin üzerine dökün.

Kristalin dönüşünü yaklaşık 5.000 RPM'de başlatın ve 20 gramda öğütmeye başlamak için kılavuzu dönen kristale doğru hareket ettirin. Basınç: Kristal, bilgisayar tarafından oluşturulan bu görüntüde olduğu gibi dışbükey bir şekle sahip olana kadar öğütmeye devam edin. Bu, malzemeye bağlı olarak iki ila dört saat sürebilir.

Kristali şekillendirdikten sonra, bir sonraki adım daha fazla taşlama ve parlatmadır. Kılavuzda suyla karıştırılmış giderek daha küçük aşındırıcı parçacıklar kullanıldığında, tüm işlem dört ila sekiz saat sürer. Taşlama ve parlatma devam ederken, yüzeyin durumu hakkında geri bildirim almak önemlidir.

Başlangıçta, kristal opak olduğunda, görsel inceleme için optik bir mikroskop kullanın. Yüzey, aşındırıcı tane boyutu ölçeğinde pürüzlülük ile kusursuz kalmalıdır. Daha sonra bir mikron partikülleri ile başarılı bir şekilde parlatıldıktan sonra kristal şeffaf hale gelir ve daha sonraki aşamalarda daha küçük aşındırıcılarla optik cilaya ulaşılır, yüzeyi karakterize etmek için interferometrik ölçümler gerekir.

Moral hedefinde gözlemlenen girişim desenleri aracılığıyla yüzey yüksekliği değişimlerini kalitatif olarak incelemek için moral interferometresi objektifi ile donatılmış bir mikroskop kullanın. Gelen ışığın yarısı diskin yüzeyine yönlendirilirken, diğer yarısı bir ayna tarafından yansıtılır. Disk tarafından yansıtılan ışık ve aynadan gelen ışık, disk yüzeyini karakterize etmek için kullanılan bir girişim deseni oluşturur.

Bu interferometrik görüntü, bir mikron tozla parlatılmış bir yüzeyden alınmıştır. Önemli yükseklik değişimleri gösterir. Bu görüntü 100 nanometre toz ile parlatılmış bir yüzeyden.

Çok daha pürüzsüz bir yüzeye işaret eder. Daha ayrıntılı karakterizasyon için, küçük bir alanda yüzeyin yükseklik değişimlerinin bilgisayar kontrollü bir ölçümünü kullanın. Bu görüntü yaklaşık bir saatte tamamlandı ve yaklaşık 0,25 milimetre karelik bir alanı kaplıyor.

Taşlama ve parlatma, interferometrik veriler yüzeyin mümkün olduğunca pürüzsüz olduğunu gösterene kadar devam etmelidir. Işığı diske bağlamak için. Bir optik fiberde bir konik çizilir.

Konik çekildiğinde, konikteki lif çapı 125 mikrondan bir mikrona düşürülür. Daha yüksek dereceli modlar aşamalı olarak uyarılır ve birbirleriyle etkileşime girerler. Kritik bir noktaya ulaşıldı.

Bu yüksek dereceli modlar çıkarıldığında, yalnızca bir mod kılavuzlu kalır ve buharlaşma alanı, rezonatöre bağlanmak üzere optik fiberi oluşturmak üzere diske ışığı bağlamak için kullanılabilir. Yaklaşık bir metre tek modlu silika elyaf ile başlayın. Çıplak fiberi her iki taraftaki FC konektörlerine birleştirin.

Tek modlu bir silika elyafın orta kısmından plastik ve polimer kaplamanın yaklaşık beş santimetresini soyun. Ardından fiberin bir ucunu kızılötesi lazer kaynağının yakınındaki sürekli bir dalgaya ve diğer ucunu bir foto diyota bağlayın. Bu, fiberin izlenmesine izin verir.

Ardından, fiberin soyulmuş bölgesinin her iki tarafındaki kaplanmış bir kısmı bilgisayar kontrollü yüksek çözünürlüklü bir motora sabitleyin. Motorlar bilgisayar kontrollü olmalı ve uçları sabit bir ivmeyle zıt yönlerde çekecek şekilde yapılandırılmalıdır. Şimdi, elyafın kaplanmamış kısmını bir kaynak makinesi ile yaklaşık bir dakika ısıtın.

Gelişen konikliğe zarar vermemek için alevler yumuşak olmalıdır. Hala bir alev uygularken bir dakika sonra, her birini kare başına yaklaşık beş mikronluk sabit bir ivme ile hareket ettirmeye başlatmak için motorların bir bilgisayar arayüzünü kullanın. İkinci olarak, çizim başladıktan sonra, lazer kaynağı ve foto diyotu kullanarak konikliğin iletimini izleyin.

IOD girişim modelleri işlem sırasında ortaya çıkacak, frekansta artacak ve daha sonra bir mikrona yakın bir atık çapı için kaybolacaktır. Bu noktada, ışığı rezonatöre bağlamak ve boşluğun agan modlarını ölçmek için hem motor hareketini hem de alevi hemen durdurun. Rezonatör ve fiber konik, mikroskop altında birbirine yaklaştırılmalıdır.

Rezonatörün ve fiber konikliğin göreceli konumunu izlemek için mikroskobu kullanırken rezonatörü, fiber konikliğin yakınında üç eksenli PAO kontrollü bir translasyon aşamasına sabitleyin. Rezonatörü koniklikten bir mikrondan daha az bir mesafeye hareket ettirin. Fiber ve rezonatörün bağlantısını test etmek için dikey konumlandırma ve eğim açısına yardımcı olması için bir ayna kullanın.

Konik fiberi görünür bir lazer diyotuna bağlayın. Kaplin verimli olduğunda, rezonatör aydınlatılmalıdır. Verimli bağlantı elde edildikten sonra, görünür lazer diyotunu, rezonansınkinden daha dar bir şekilde hizalanmış mod atlamasız bir lazerle değiştirin.

Konikliğin diğer ucu, bir osiloskopa bağlı bir foto diyota girilmelidir. Işık boşluğa girdiğinde, yoğunluğu zamanla katlanarak azalır. Karakteristik bozunma süresine foton ömrü denir.

Rezonatörün enerji depolama kapasitesinin önemli bir ölçüsü, foton ömrü ile foton açısal frekansının ürünü olarak tanımlanan kalite faktörüdür. Kalite faktörünün doğru bir ölçümü, bunu gerçekleştirmek için boşluk halkası aşağı deneyi ile yapılabilir. Giriş lazerini, odada bozunan rezonans ışığı ile sonraki bir zamandan itibaren ayarı bozulmuş ışık arasında parazite neden olacak kadar hızlı dalga boyları boyunca tarayın.

Ardından, kaplin kalite faktörünü en üst düzeye çıkarmak için rezonatörün konumuna ince ayar yapın ve konikleştirin. Osiloskop izini kılavuz olarak kullanarak, ölçülen eğriye uydurularak kalite faktörü bulunur. Doğrusal olmayan etkiler, ayarlanabilir lazer ile rezonatör arasına bir optik amplifikatör yerleştirilerek görülebilir.

Geri bildirim için foto diyot osiloskop izini kullanarak, lazeri rezonansa yakın bir giriş dalga boyuna ayarlayın. Bu noktada, çıkış fiberini yüksek çözünürlüklü bir optik spektrum analizörüne bağlayın. Pompa dalga boyunu hafifçe ayarlarken lazer giriş gücünü artırın.

Pompa tepe noktasının her iki tarafında yeni frekanslar görünecektir. Bu bir bakım optik frekans tarağıdır. Zamana karşı bu iletim grafiğinde, mavi renkteki iz, kalsiyum florürden imal edilmiş fısıldayan bir galeri modu rezonatörü üzerinde boşluk halkası aşağı tekniği kullanılarak bulundu.

Bu protokolün yöntemleriyle, kırmızı eğri, 1,5 çarpı 10'dan dokuzuncu sıraya kadar bir içsel kalite faktörünün belirlenebildiği uygun eğridir. Bu veriler, fısıltı galerisi modu rezonatörü için elde edilen bakım optik frekans tarağını gösterir. Merkezi frekans, giriş lazerinin frekansıdır, yaklaşık 193.3 terahertz'dir.

Diğer spektral çizgiler, rezonatördeki doğrusal olmayan etkileşimler tarafından oluşturulur. Her spektral çizgi arasındaki frekans, rezonatörün serbest spektral aralığına karşılık gelen altı gigahertz'dir. Bu videoyu izledikten sonra, ultra HighQ fısıltı galerisi modunun, rezonatörlerin nasıl üretileceğini, bunların konik bir fiber kullanarak lazer pompasına nasıl bağlanacağını ve bir optik frekans kompozisyonunun nasıl oluşturulacağını iyi anlamış olmalısınız.

Bu yöntemler, doğrusal olmayan ortamlarda güçlü bir şekilde sınırlandırılmış lazer alanlarının neden olduğu temel hafif madde etkileşimlerinin araştırılmasını, çok çeşitli teknolojik uygulamaların araştırılmasını sağlar. Bu işlemi gerçekleştirirken maske, yapıştırıcı ve sertifikalı lazer koruyucu gözlük gibi önlemler almayı unutmayın.