يقر YCK الدعم المالي من مجلس البحوث الأوروبي من خلال مشروع NextPhase (ERC جنيها استرلينيا 278616). الكتاب أيضا أن نعترف بدعم من المركز الوطني للدراسات الفضائية (CNES، فرنسا) من خلال SHYRO مشروع (عمل R &amp; T R-S10/LN-0001-004/DA: 10076201)، من المشروع ORA ANR (بلان 031202)، و من الإقليم دي سانتر، فرنسا.

يتألف البروتوكول في 5 مراحل رئيسية: في أول واحد، ويتم إجراء يهمس-معرض وضع مرنان. من أجل السيطرة على التقدم المحرز في تلميع من مرنان، يتم إجراء قياسات الدولة سطح خارج. في المرحلة الثالثة، نبتدع الأداة التي ستطلق في ضوء مرنان. مرة واحدة يتم تصنيع هذين الأدوات الرئيسية، نستخدمها لتصور بصري الأصداء عالية-Q. وأخيرا، وذلك باستخدام شعاع الليزر مدخلات عالية الطاقة، ومرنان يتصرف بطريقة غير الخطية ويتم إنتاج كير أمشاط. 1. تلميع الرنان في هذه المرحلة، نافذة الضوئية البلورية مرنان (إم جي إف 2 أو الكاف 2، متاحة بسهولة من تجار التجزئة المكون البصري) هو الشكل ومصقول. هذا الإجراء تلميع تحولها إلى مرنانات WGM عالية الجودة. ويقدم البرج تلميع مخصصة في مخطط 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغراء النافذة الضوئية البلورية علىالعصا التي يمكن أن تعقد من قبل تحمل محرك المغزل الهواء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معطف دليل معدني على شكل V مع الأنسجة الدعم المناسب تلميع، وتصب 10 ميكرون مساحيق جلخ (أكسيد الألومنيوم، والماس، أو كربيد السيليكون) الممزوج بالماء. هذا النهج دليل على القرص الغزل (ما يقرب من 5،000 دورة في الدقيقة، 20 غراما الضغط) والبدء في طحنه. اعتمادا على المواد وسرعة الغزل، ويمكن هذه العملية تستمر من 2 ساعة (الكاف لل2) إلى 4 ساعة (لإم جي إف 2). وهذه الخطوة تعطي تلميع شكله ثنائية محدبة إلى مرنان. في نهاية هذه الخطوة يجب أن يكون القرص على شكل المعروضة في مخطط 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ويطلق على الخطوة التالية عموما &quot;طحن وتلميع&quot; الإجراء 24. وهو يتألف عادة في تكرار الخطوة السابقة مع الجسيمات جلخ من حجم 10 ميكرون، 3 ميكرون، 1 ميكرومتر، 250 نانومتر، وأخيرا 100 نانومتر. وينبغي تكييف الأنسجة الداعمة إلى كل حجم الجسيمات، كونها أقل قاسية لأصغر الحبوب. لتجنب الخدوشوالمشارب، ترجمة الأفقي للدليل لا يمكن أن يؤديها. في كل خطوة من خطوات متلاحقة من الطحن والتلميع، ينبغي تحسين حالة السطح. </li></ol> 2. السيطرة على الدولة من السطح <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> A المراقبة البصرية تحت المجهر الضوئي هو الخطوة الأولى لسيطرة الدولة السطحية: القرص غير شفاف للضوء في المراحل الأولى، ولكن بعد نجاح 1 ميكرومتر تلميع الجسيمات، يصبح القرص شفافة وجوانبها تعكس الضوء: ما يسمى تم التوصل البولندية البصرية وينبغي للعامل نوعية مرنان يكون في 10 مايو - 10 يونيو النطاق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لجلخ أصغر، والعين ليست قادرة على تقييم حالة السطح، حتى باستخدام المجهر القياسية. عند هذه النقطة، هناك حاجة إلى قياس التداخل الدولة السطح. استخدام المجهر مجهزة عدسة الهدف تداخل Mirau ومع مصدر الضوء الأبيض. صورة مرنان يتداخل وايعشر طائرة المرجعية، وبذلك تكشف من قبل مرحلة الضوء الأبيض تحول تجهيز أداة ارتفاع سطح مستقل في كل نقطة مع قرار من جزء صغير من الطول الموجي، وهي بضعة نانومتر. ويمكن أيضا أن تستخدم هذا القياس لتقييم انحناء القرص 25. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عن طريق تعديل طول بين العينة والهدف، وتحديد مرحلة البصري للانعكاس مرنان وحساب الاختلافات ارتفاع السطح. هذا يمكن أن يكون ذلك بفضل الآلي إلى جهاز كمبيوتر مخصص، ويتم إنشاء خريطة للارتفاع سطح، والسماح لتحديد خشونة من العينة. رصد خشونة السطح كما هو موضح في الشكل 1، ووقف إجراء طحن، وتلميع عندما تكون أسلس ممكن هامش التدخل. </li></ol> 3. رسم تفتق للضوء زوجين في مرنان، لا بد من الألياف الضوئية صغيرة جدا: يجب أن يكون قطرها حوالي 3 ميكرومتر(حوالي 20 مرات أصغر من شعرة الإنسان). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجريد معيار الألياف السيليكا طريقة واحدة (SMF) قبالة البلاستيك وطلاء البوليمر على تقريبي 5 سم طول. لأغراض الرصد، ينبغي توصيل الألياف إلى مصدر الليزر على مدخلاته، والثنائي الضوئي في انتاجها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إصلاح كل حجم المقطع غير المصقول من الألياف لاثنين من المحركات عالية الدقة الكمبيوتر التي تسيطر عليها. باستخدام واجهة الكمبيوتر من المحركات، تكوين لهم للتحرك مع حركة المتسارعة باستمرار، بحيث كل جانب من الألياف سوف يتم سحبها بعيدا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسخين الألياف غير المصقول بين النقطتين التثبيت مع مصباح موقد اللحام لمدة 1 دقيقة قبل البدء في التمدد. يجب أن يكون لطيف اللهب لكي لا على تقدمهم في تفتق بعيدا مرة واحدة أنها صغيرة جدا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء حركة المحركات، وبالتالي، وتمتد من الألياف. بمجرد بدء الرسم، يمكن للمرء رصد انتقال تفتق باستخدام مصدر ليزر والثنائي الضوئي: سوف أنماط التدخلتظهر خلال هذه العملية، سوف تزيد وتيرتها، وأخيرا، وأنها سوف تختفي ليبلغ قطرها الخصر بالقرب 1 ميكرومتر. في هذه المرحلة، يجب أن تتوقف المحرك والشعلة في وقت واحد. </li></ol> 4. اقتران الضوء في الرنان WGM في هذه المرحلة، يتم استخدام تفتق للضوء زوجين في مرنان ومراقبة eigenmodes ارتفاع-Q من تجويف، والتي تتمثل في الشكل 2. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إصلاح مرنان على مرحلة الترجمة التي تسيطر عليها بيزو من 3 محاور. الاقتراب منه إلى تفتق الألياف على مسافة أقل من 1 ميكرون. يتم مراقبة الوضع النسبي للتفتق الألياف ومرنان، وذلك بفضل المجهر، ويتم استخدام مرآة للسيطرة على المواقع الرأسي وزاوية الميل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط تفتق الألياف ليزر ديود مرئية: مرنان يجب أن تكون مضيئة عند اقتران فعال، كما هو مبين في الشكل (3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الألياف إلى تفتقليزر مجانا وضع هوب مع linewidth الضيق (أضيق من linewidth من صدى) إلى نهاية واحدة، والثنائي الضوئي متصلة الذبذبات على الطرف الآخر. استجابة انتقال مرنان يمكن الحصول على مسح الطول الموجي في المدخلات. تقييم عامل نوعية مرنان باستخدام الطيف انتقال الحصول عليها، عن طريق حساب النسبة بين تردد صدى من وسائط وlinewidths الخاصة بهم (العرض الكامل في نصف كحد أقصى). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم إجراء قياس أكثر دقة مع &quot;تجويف الدائري أسفل&quot; التجربة 26، حيث الطول الموجي تجتاح سريع بما فيه الكفاية للحصول على التداخل بين ضوء يتردد المتحللة في مرنان وضوء detuned في وقت لاحق. يمكن للمرء دفع غرامة تصل قيمتها المواقع من تفتق ومرنان لزيادة اقتران Q-عامل والحصول على نمط نموذجي هو مبين في الشكل (4). منحنى مناسبا المرتبطة يعطي عامل نوعية مرنان. </li></OL&gt; 5. توليد مشط في هذه المرحلة الأخيرة، ومضخة ليزر عالية الطاقة يثير الآثار غير الخطية في مرنان. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج مكبر للصوت البصرية بين ليزر الانضباطي ومرنان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بفضل الثنائي الضوئي والذبذبات، صقل مصدر الليزر بحيث أن الطول الموجي المدخلات بجانب صدى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الألياف الإخراج إلى محلل الطيف الضوئي عالية الدقة وزيادة مدخلات الطاقة في حين detuning قليلا من الطول الموجي المضخة. سوف تظهر الترددات الجديدة على كل جانب من ذروة مضخة: هذا هو كير مشط التردد الضوئي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التبديل إلى الثنائي الضوئي، يمكننا أن نلاحظ الضرب بين أوضاع الطيفية المختلفة التي تم إنشاؤها. باستخدام الميكروويف مرشح تمرير النطاق، يمكن للمرء أن عزل تردد محض في هذا إشارة كهربائية مع ضوضاء منخفضة جدا. </li></ol>

<ol>
	<li>Oraevsky, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-gallery+waves.">Whispering-gallery waves.</a> Quantum Electronics. 32, 377-400 (2002).</li><li>Matsko, A. B., Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Resonators+With+Whispering-Gallery+Modes-Part+I:+Basics.">Optical Resonators With Whispering-Gallery Modes-Part I: Basics.</a> IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3-14 (2006).</li><li>Ilchenko, V. S., Matsko, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Resonators+With+Whispering-Gallery+Modes-Part+II:+Applications.">Optical Resonators With Whispering-Gallery Modes-Part II: Applications.</a> IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 15-32 (2006).</li><li>Maker, A. J., Armani, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+Silica+Ultra+High+Quality+Factor+Microresonators.">Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators.</a> J. Vis. Exp. (65), e4164 (2012).</li><li>Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+resonators+with+ten+million+finesse.">Optical resonators with ten million finesse.</a> Optics Express. 15, 6768-6773 (2007).</li><li>Sprenger, B., Schwefel, H. G. L., Lu, Z. H., Svitlov, S., Wang, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CaF2+whispering-gallery-mode-resonator+stabilized-narrow-linewidth+laser.">CaF2 whispering-gallery-mode-resonator stabilized-narrow-linewidth laser.</a> Optics Letters. 35, 2870-2872 (2010).</li><li>Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical Microcavities. , (2004).</li><li>Matsko, A. B., Savchenkov, A. A., Yu, N., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-gallery-mode+resonators+as+frequency+references.+I.+Fundamental+limitations.">Whispering-gallery-mode resonators as frequency references. I. Fundamental limitations.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 24, 1324-1335 (2007).</li><li>Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Ilchenko, V. S., Yu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-gallery+mode+resonators+as+frequency+references.+II.+Stabilization.">Whispering-gallery mode resonators as frequency references. II. Stabilization.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 24, 2988-2997 (2007).</li><li>Chembo, Y. K., Baumgartel, L. M., Yu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+whispering-gallery+mode+disk+resonators+for+metrological+applications.">Toward whispering-gallery mode disk resonators for metrological applications.</a> SPIE Newsroom. , (2012).</li><li>Armani, D. K., Kippenberg, T. J., Spillane, S. M., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-high-Q+toroid+microcavity+on+a+chip.">Ultra-high-Q toroid microcavity on a chip.</a> Nature. 421, 925-929 (2003).</li><li>Hofer, J., Schliesser, A., Kippenberg, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cavity+optomechanics+with+ultrahigh-Q+crystalline+microresonators.">Cavity optomechanics with ultrahigh-Q crystalline microresonators.</a> Phys. Rev. A. 82, 031804 (2010).</li><li>F&#252;rst, J. U., Strekalov, D. V., Elser, D., Aiello, A., Andersen, U. L., Marquardt, C. h., Leuchs, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Light+from+a+Whispering-Gallery-Mode+Disk+Resonator.">Quantum Light from a Whispering-Gallery-Mode Disk Resonator.</a> Phys. Rev. Lett. 106, 113901-1-113901-4 (2011).</li><li>Del'Haye, P., Schliesser, A., Arcizet, O., Wilken, T., Holzwarth, R., Kippenberg, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+frequency+comb+generation+from+a+monolithic+microresonator.">Optical frequency comb generation from a monolithic microresonator.</a> Nature. 450, 1214-1217 (2007).</li><li>Kippenberg, T. J., Holzwarth, R., Diddams, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microresonator-Based+Optical+Frequency+Combs.">Microresonator-Based Optical Frequency Combs.</a> Science. 322, 555-559 (2011).</li><li>Spillane, S. M., Kippenberg, T. J., Vahala, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultralow-threshold+Raman+laser+using+a+spherical+dielectric+microcavity.">Ultralow-threshold Raman laser using a spherical dielectric microcavity.</a> Nature. 415, 621-623 (2002).</li><li>Liang, W., Ilchenko, V. S., Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Seidel, D., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passively+Mode-Locked+Raman+Laser.">Passively Mode-Locked Raman Laser.</a> Phys. Rev. Lett. 154, 143903-1-143903-4 (2010).</li><li>Grudinin, I. S., Matsko, A., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brillouin+lasing+with+a+CaF2+whispering+gallery+mode+resonator.">Brillouin lasing with a CaF2 whispering gallery mode resonator.</a> Phys. Rev. Lett. 102, 043902-1-043902-4 (2009).</li><li>Werner, C. S., Beckmann, T., Buse, K., Breunig, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blue-pumped+whispering+gallery+optical+parametric+oscillator.">Blue-pumped whispering gallery optical parametric oscillator.</a> Optics Letters. 37, 4224-4226 (2012).</li><li>Knight, J. C., Cheung, G., Jacques, F., Birks, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-matched+excitation+of+whispering+gallery-mode+resonances+by+a+fiber+taper.">Phase-matched excitation of whispering gallery-mode resonances by a fiber taper.</a> Opt. Lett. 22, 1129-1131 (1997).</li><li>Chembo, Y. K., Yu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modal+expansion+approach+to+optical-frequency-comb+generation+with+monolithic+whispering-gallery-mode+resonators.">Modal expansion approach to optical-frequency-comb generation with monolithic whispering-gallery-mode resonators.</a> Phys. Rev. A. 82, 033801-1-033801-18 (2010).</li><li>Chembo, Y. K., Strekalov, D. V., Yu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectrum+and+Dynamics+of+Optical+Frequency+Combs+Generated+with+Monolithic+Whispering+Gallery+Mode+Resonators.">Spectrum and Dynamics of Optical Frequency Combs Generated with Monolithic Whispering Gallery Mode Resonators.</a> Phys. Rev. Lett. 104, 103902-1-103902-4 (2010).</li><li>Chembo, Y. K., Yu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+generation+of+octave-spanning+optical+frequency+combs+using+monolithic+whispering-gallery-mode+microresonators.">On the generation of octave-spanning optical frequency combs using monolithic whispering-gallery-mode microresonators.</a> Opt. Lett. 35, 2696-2698 (2010).</li><li>Brown, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+fabrication.">Optical fabrication.</a> Report MISC 4476 1LLNL. , (1990).</li><li>Strekalov, D. V., Savchenkov, A. A., Matsko, A. B., Yu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+upconversion+of+subterahertz+radiation+in+a+high-Q+whispering+gallery+resonator.">Efficient upconversion of subterahertz radiation in a high-Q whispering gallery resonator.</a> Optics Letters. 34, 713-715 (2009).</li><li>Dumeige, Y., Trebaol, S., Ghisa, L., Ngan Nguyen, T. K., Tavernier, H., Feron, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+coupling+regime+of+high-Q+resonators+and+optical+gain+of+highly+selective+amplifiers.">Determination of coupling regime of high-Q resonators and optical gain of highly selective amplifiers.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 12, 2073-2080 (2008).</li><li>Gorodetsky, M. L., Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microsphere+resonators:+optimal+coupling+to+high-Q+whispering-gallery+modes.">Optical microsphere resonators: optimal coupling to high-Q whispering-gallery modes.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 16, 147-154 (1999).</li><li>Ilchenko, V. S., Yao, X. S., Maleki, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pigtailing+the+high-Q+microsphere+cavity:+a+simple+fiber+coupler+for+optical+whispering-gallery+modes.">Pigtailing the high-Q microsphere cavity: a simple fiber coupler for optical whispering-gallery modes.</a> Opt. Let. 24, 723-725 (1999).</li><li>Del'Haye, P., Arcizet, O., Schliesser, A., Holzwarth, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kippenberg+T.J.+Full+stabilization+of+a+microresonator+frequency+comb.">Kippenberg T.J. Full stabilization of a microresonator frequency comb.</a> Phys. Rev. Let. 101, 053903 (2008).</li></ol>

يعلن الكتاب أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

يسمح هذا البروتوكول إنتاج مرنانات البصرية عالية-Q، إلى ضوء الزوجان الى لهم وتؤدي الظواهر غير الخطية لمختلف التطبيقات الضوئيات الميكروويف. ينبغي أن تكون الخطوة الأولى من طحن الخام يعطي شكله للمرنان. بعد ساعة من طحن مع مسحوق ج...

يهمس مرنانات وضع الصور هي الأقراص أو مجالات دائرة نصف قطرها الصغير أو الملليمتري 1،2،3،4. شريطة أن يكون مرنان هو تقريبا تماما على شكل (حجم النانومتر خشونة السطح)، وعلى ضوء الليزر يمكن حوصروا بسبب الانعكاس الداخلي الكامل في غضون eigenmodes، والتي عادة ما يشار إليها باسم وسائط يهمس-معرض (WGMs). يمكن مداها خالية من الطيفية (أو الوسائط تردد) تختلف من غيغاهرتز إلى THz للاعتمادا على نصف قطر مرنان، بينما عامل جودتها س يمكن أن تكون عالية بشكل استثنائي 5، بدءا من 10 يوليو - 10 نوفمبر. ونظرا لخاصية فريدة من نوعها للتخزين وتباطؤ ضوء، وقد استخدمت مرنانات WGM البصرية لأداء العديد من المهام معالجة الإشارات البصرية 3: تصفية، والتضخيم، والوقت وبذلك يؤخر، الخ. مع التحسن المستمر للتكنولوجيات التصنيع وعواملها لم يسبق لها مثيل جودة جعلها مناسبة للتطبيق حتى أكثر تطلبا في المقاييس أو ضليع في الرياضياتتطبيقات أم المستندة إلى 6-13. في هذه مرنانات س فائقة، وحجم صغير من الحبس، وكثافة عالية الفوتون، وعمرها الفوتون طويل (يتناسب مع س) لحث على التفاعل خفيفة المسألة قوي جدا، والتي قد تثير مختلف WGMs من خلال مختلف الآثار غير الخطية، مثل كير، رامان، أو بريلوين على سبيل المثال 14-19. باستخدام الظواهر غير الخطية في يهمس مرنانات وضع معرض اقترح باعتبارها نقلة نوعية واعدة للميكروويف نقي للغاية وتوليد الخفيفه. حقيقة أن هذا الموضوع يتقاطع مناطق كثيرة من العلم والتكنولوجيا الأساسية هو مؤشر واضح من تأثيره المحتمل قوي جدا على مجموعة واسعة من التخصصات. على وجه الخصوص، والتكنولوجيات هندسة الطيران والفضاء والاتصالات هي حاليا في حاجة إلى الميكروويف تنوعا وإشارة الخفيفه مع تماسك استثنائية. التكنولوجيا WGM ديها العديد من المزايا مقارنة مع الطرق القائمة المحتملين أو غيره: البساطة المفاهيمي، حigher متانة، أصغر استهلاك الطاقة، وأطول عمرا، والحصانة إلى التدخل، وحجم صغير جدا، وبراعة تردد، والتكامل رقاقة سهلة، فضلا عن احتمال قوي لدمج التيار الرئيسي للمكونات الضوئية القياسية لكلا الميكروويف والتكنولوجيات الخفيفه. في هندسة الطيران، مؤشرات التذبذب الكوارتز هي المهيمنة بأغلبية ساحقة كمصادر الميكروويف المفتاح لكلا أنظمة الملاحة (الطائرات والأقمار الصناعية والمركبات الفضائية، الخ)، وأنظمة الكشف عن (الرادارات، وأجهزة الاستشعار، وما إلى ذلك). ومع ذلك، فإنه من المسلم بالإجماع اليوم أن أداء الاستقرار تردد من التذبذب الكوارتز هو الوصول إلى أرضيتها، ولن تتحسن بشكل ملحوظ بعد الآن. وعلى نفس الخط، وبراعة وتيرتها محدودة وسوف يسمح بالكاد لتوليد الميكروويف فائقة مستقر أكثر من 40 غيغاهيرتز. ومن المتوقع أن التغلب على هذه القيود الميكروويف مؤشرات التذبذب الضوئية. من ناحية أخرى، في هندسة الاتصالات، ميكروويف الفوتونومن المتوقع أيضا أن تكون مؤشرات التذبذب IC المكونات الرئيسية في شبكات الاتصالات البصرية حيث أنها إجراء تحويل الخفيفه / ميكروويف مع كفاءة لم يسبق لها مثيل. بل هي أيضا متوافقة مع الاتجاه المستمر للمكونات البصرية الكاملة المدمجة في تكنولوجيا الخفيفه، التي تمكن المعالجة فائقة السرعة [أعلى / أسفل التحويل، (دي) التشكيل، والتضخيم، مضاعفة، والاختلاط، إلخ] دون الحاجة للتلاعب واسعة النطاق (ثم، وبطء) الإلكترونات. هذا المفهوم من الدوائر الضوئية المدمجة حيث السيطرة على الفوتونات الفوتونات عبر وسائل الاعلام غير الخطية تهدف إلى الالتفاف على عنق الزجاجة التي تنشأ من عرض النطاق الترددي البصري غير محدودة تقريبا مقابل محدودية سرعة المعالجة الضوئية. نظم الاتصالات الضوئية هي أيضا صعبة جدا لمنخفضة للغاية أفران ميكروويف الضوضاء المرحلة من أجل إرضاء كل من قطع مسافة السباق (انخفاض الضوضاء المرحلة ما يعادل انخفاض الوقت غضب) وعرض النطاق الترددي (معدلات بت زيادة يتناسب مع تردد على مدار الساعة) المتطلبات. في الواقع، في COMMUN عالية السرعةشبكات ication، مثل مؤشرات التذبذب فائقة مستقر إشارات الأساسية لعدة أغراض (مذبذب المحلية لأعلى / أسفل تحويل تردد، تزامن الشبكة، والتوليف الناقل، الخ). الظواهر غير الخطية في مرنانات WGM أيضا فتح آفاق جديدة للبحث عن التطبيقات الأخرى، مثل أشعة الليزر رامان وبريلوين. أكثر عموما، يمكن دمج هذه الظواهر ضمن منظور أوسع من الظواهر غير الخطية في تجاويف البصرية والدليل الموجي، وأنه هو النموذج المثمر لالبلورية أو السيليكون الضوئيات. الحبس قوية وعمرها طويل جدا من الفوتونات في WGMs مثل الحيد أيضا توفر مقاعد البدلاء اختبار ممتاز للتحقيق في القضايا الأساسية في المادة المكثفة وفيزياء الكم. السباق إلى زيادة دقة من أي وقت مضى في الإشارات الكهرومغناطيسية يسهم أيضا في الإجابة على الأسئلة الجوهرية في الفيزياء، تتعلق النسبية (اختبارات لورنتز الثبات)، أو قياس الثوابت الفيزيائية الأساسية علىالثانية الاختلاف المحتمل مع مرور الوقت. في هذه المقالة، وصفت مختلف الخطوات المطلوبة للحصول البلورية يهمس-معرض واسطة (WGM) مرنانات بصري وأوضح توصيف بهم. كما قدم هو بروتوكول للحصول على الألياف مدبب عالية الجودة المطلوبة لزوجين ضوء الليزر في هذه مرنانات. وأخيرا، يتم تقديم الطلب الرئيسي من هذه مرنانات في مجال الضوئيات الميكروويف، وهي فائقة مستقر جيل الميكروويف باستخدام كير أمشاط، ومناقشتها. في القسم الأول، ونحن من التفصيل يتبع بروتوكول للحصول فائقة س مرنانات WGM. تعتمد طريقتنا على نهج طحن والبولندية، التي تذكر أن التقنيات القياسية المستخدمة لتلميع المكونات البصرية مثل العدسات أو المرايا التلسكوب. ويخصص القسم الثاني لتوصيف خشونة السطح. ونحن نستخدم profilometer التداخل ضوء عدم الاتصال البيضاء لقياس سطح Roughness الأمر الذي يؤدي إلى السطح الخسائر الناجمة عن تشتت وبالتالي انخفاض أداء العامل س. هذه الخطوة هو اختبار تجريبي هامة لتقييم جودة تلميع. وتشعر القسم الثالث مع تلفيق الألياف السيليكا مدبب مع قطر في نطاق ميكرومتر من أجل إطلاق الضوء في مرنان. للتوصل إلى مثل أقطار صغيرة، ونحن اعتماد &quot;اللهب بالفرشاة تقنية&quot;، وذلك باستخدام نفس الوقت موتورز الكمبيوتر التي تسيطر عليها لسحب الألياف عن بعضها البعض، وموقد اللحام لتسخين المنطقة الألياف ليكون مدبب 20. في القسم الرابع، واقترب من مرنان والألياف مدبب إلى بعضها البعض لتصور إشارة صدى من وسائط معرض يهمس باستخدام الليزر الطول الموجي المسح. نعرض في القسم الخامس كيف، من خلال زيادة الطاقة الضوئية في مرنان، تمكنا من تحريك الظواهر غير الخطية حتى نلاحظ تشكيل كير البصرية تردد أمشاط، مع طائفة مصنوعة من الخطوط الطيفية مسافة واحدة. كما هmphasized أعلاه، هذه كير أطياف مشط لها خصائص استثنائية التي هي مناسبة لعدة تطبيقات في كل من العلم والتكنولوجيا 21-23. وسوف تنظر في واحد من التطبيقات الأكثر بروزا من مرنانات WGM من قبل مما يدل على إشارة متعددة الطول الموجي البصري الذي تردد المتعدد الوسائط هو الميكروويف فائقة مستقر.

<table><tbody><tr><td>Step motors 50 mm course</td><td>Thorlabs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3 axis nanostage</td><td>Physik Instrumente</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TUNICS tunable laser source</td><td>Yenista</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optical spectrum analyzer APEX</td><td>APEX Technologies</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

microwave photonics systems based on whispering-gallery-mode resonators

نظم الضوئيات الميكروويف تعتمد بشكل أساسي على التفاعل بين الميكروويف والإشارات الضوئية. هذه النظم واعدة للغاية لمختلف مجالات التكنولوجيا والعلوم التطبيقية، مثل الفضاء وهندسة الاتصالات، والاستشعار والقياس وغير الخطية الضوئيات، والبصريات الكمومية. في هذا المقال سنتطرق التقنيات الرئيسية المستخدمة في المختبر لبناء أنظمة الضوئيات الميكروويف على أساس فائقة يهمس مرنانات وضع الصور س. أولا بالتفصيل في هذه المقالة هو بروتوكول لتلميع مرنان، والتي تقوم على تقنية طحن والبولندية وثيقة لتلك المستخدمة لتلميع المكونات البصرية مثل العدسات أو المرايا التلسكوب. ثم، وعلى ضوء التداخل profilometer التدابير خشونة السطح الأبيض، والذي هو مفتاح معلمة لتوصيف نوعية التلميع. من أجل إطلاق الضوء في مرنان، يتم استخدام الألياف السيليكا مدبب مع قطر في نطاق ميكرومتر. للوصول إلى هذا القطر الصغيرق، ونحن اعتماد &quot;اللهب بالفرشاة تقنية&quot;، وذلك باستخدام نفس الوقت موتورز الكمبيوتر التي تسيطر عليها لسحب الألياف عن بعضها البعض، وموقد اللحام لتسخين المنطقة الألياف ليكون مدبب. واقترب من مرنان والألياف مدبب في وقت لاحق إلى واحد آخر لتصور إشارة صدى من وسائط معرض يهمس باستخدام الليزر الطول الموجي المسح. عن طريق زيادة الطاقة الضوئية في مرنان والظواهر غير الخطية يتم تشغيلها حتى لوحظ تشكيل كير مشط التردد الضوئي مع طائفة مصنوعة من الخطوط الطيفية مسافة واحدة. هذه الأطياف مشط كير لها خصائص استثنائية التي هي مناسبة لعدة تطبيقات في العلوم والتكنولوجيا. ونحن نعتبر أن تطبيق المتصلة فائقة مستقر الميكروويف توليف تردد وإظهار جيل من مشط كير مع غيغاهرتز الوسائط تردد.

هذا البروتوكول من خمس خطوات تمكن من الحصول على مرنانات WGM مع عوامل نوعية عالية جدا للتطبيقات الضوئية الميكروويف. وتهدف الخطوة الأولى لتعطي للمرنان الشكل المطلوب، ممثلا في مخطط 2. والصعوبة الرئيسية هنا هو لتصنيع قرص الذي ...

Watch this Scientific Journal Video about Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators at JoVE.com

Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

يتم عرض التقنيات المتقدمة المخصصة في مختبرنا لبناء أنظمة الضوئيات الميكروويف على أساس فائقة يهمس مرنانات وضع الصور س. وترد تفاصيل بروتوكولات للحصول على وتوصيف هذه مرنانات، ويعطى تفسيرا لبعض تطبيقاتها في الميكروويف الضوئيات.

ميكروويف أنظمة الضوئيات بناء على الرنانون توشوش-معرض واسطة

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

microwave-photonics-systems-based-on-whispering-gallery-mode

Research

JoVE Journal

Engineering

16.9K Views.  FEMTO-ST Institute. يتم عرض التقنيات المتقدمة المخصصة في مختبرنا لبناء أنظمة الضوئيات الميكروويف على أساس فائقة يهمس مرنانات وضع الصور س. وترد تفاصيل بروتوكولات للحصول على وتوصيف هذه مرنانات، ويعطى تفسيرا لبعض تطبيقاتها في الميكروويف الضوئيات.

Video: Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

Fabrication of Silica Ultra High Quality Factor Microresonators

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the quality factor (Q) of the cavity, can be in excess of 500ns for cavities with Q factors above 100 million. As a result of their low material losses, silica microcavities have demonstrated some of the longest photon lifetimes to date1-2. Since a portion of the circulating light extends outside the resonator, these devices can also be used to probe the surroundings. This interaction has enabled numerous experiments in biology, such as single molecule biodetection and antibody-antigen kinetics, as well as discoveries in other fields, such as development of ultra-low-threshold microlasers, characterization of thin films, and cavity quantum electrodynamics studies.3-7
The two primary silica resonant cavity geometries are the microsphere and the microtoroid. Both devices rely on a carbon dioxide laser reflow step to achieve their ultra-high-Q factors (Q&gt;100 million).1-2,8-9 However, there are several notable differences between the two structures. Silica microspheres are free-standing, supported by a single optical fiber, whereas silica microtoroids can be fabricated on a silicon wafer in large arrays using a combination of lithography and etching steps. These differences influence which device is optimal for a given experiment.
Here, we present detailed fabrication protocols for both types of resonant cavities. While the fabrication of microsphere resonant cavities is fairly straightforward, the fabrication of microtoroid resonant cavities requires additional specialized equipment and facilities (cleanroom). Therefore, this additional requirement may also influence which device is selected for a given experiment.
Introduction
An optical resonator efficiently confines light at specific wavelengths, known as the resonant wavelengths of the device. 1-2 The common figure of merit for these optical resonators is the quality factor or Q. This term describes the photon lifetime (&tau;o) within the resonator, which is directly related to the resonator's optical losses. Therefore, an optical resonator with a high Q factor has low optical losses, long photon lifetimes, and very low photon decay rates (1/&tau;o). As a result of the long photon lifetimes, it is possible to build-up extremely large circulating optical field intensities in these devices. This very unique property has allowed these devices to be used as laser sources and integrated biosensors.10
A unique sub-class of resonators is the whispering gallery mode optical microcavity. In these devices, the light is confined in circular orbits at the periphery. Therefore, the field is not completely confined within the device, but evanesces into the environment. Whispering gallery mode optical cavities have demonstrated some of the highest quality factors of any optical resonant cavity to date.9,11 Therefore, these devices are used throughout science and engineering, including in fundamental physics studies and in telecommunications as well as in biodetection experiments. 3-7,12
Optical microcavities can be fabricated from a wide range of materials and in a wide variety of geometries. A few examples include silica and silicon microtoroids, silicon, silicon nitride, and silica microdisks, micropillars, and silica and polymer microrings.13-17 The range in quality factor (Q) varies as dramatically as the geometry. Although both geometry and high Q are important considerations in any field, in many applications, there is far greater leverage in boosting device performance through Q enhancement. Among the numerous options detailed previously, the silica microsphere and the silica microtoroid resonator have achieved some of the highest Q factors to date.1,9 Additionally, as a result of the extremely low optical loss of silica from the visible through the near-IR, both microspheres and microtoroids are able to maintain their Q factors over a wide range of testing wavelengths.18 Finally, because silica is inherently biocompatible, it is routinely used in biodetection experiments.
In addition to high material absorption, there are several other potential loss mechanisms, including surface roughness, radiation loss, and contamination loss.2 Through an optimization of the device size, it is possible to eliminate radiation losses, which arise from poor optical field confinement within the device. Similarly, by storing a device in an appropriately clean environment, contamination of the surface can be minimized. Therefore, in addition to material loss, surface scattering is the primary loss mechanism of concern.2,8
In silica devices, surface scattering is minimized by using a laser reflow technique, which melts the silica through surface tension induced reflow. While spherical optical resonators have been studied for many years, it is only with recent advances in fabrication technologies that researchers been able to fabricate high quality silica optical toroidal microresonators (Q&gt;100 million) on a silicon substrate, thus paving the way for integration with microfluidics.1
The present series of protocols details how to fabricate both silica microsphere and microtoroid resonant cavities. While silica microsphere resonant cavities are well-established, microtoroid resonant cavities were only recently invented.1 As many of the fundamental methods used to fabricate the microsphere are also used in the more complex microtoroid fabrication procedure, by including both in a single protocol it will enable researchers to more easily trouble-shoot their experiments.

We describe the use of a carbon dioxide laser reflow technique to fabricate silica resonant cavities, including free-standing microspheres and on-chip microtoroids. The reflow method removes surface imperfections, allowing long photon lifetimes within both devices. The resulting devices have ultra high quality factors, enabling applications ranging from telecommunications to biodetection.

تلفيق من السيليكا عالية جدا Microresonators عامل الجودة

Whispering gallery resonant cavities confine light in circular orbits at their periphery.1-2 The photon storage lifetime in the cavity, quantified by the ...

Development of Whispering Gallery Mode Polymeric Micro-optical Electric Field Sensors

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The optical modes are frequently referred to as "whispering gallery modes" (WGM) or "morphology dependent resonances" (MDR) and exhibit high optical quality factors. Some proposed applications of micro-cavity optical resonators are in spectroscopy1, micro-cavity laser technology2, optical communications3-6 as well as sensor technology. The WGM-based sensor applications include those in biology7, trace gas detection8, and impurity detection in liquids9. Mechanical sensors based on microsphere resonators have also been proposed, including those for force10,11, pressure12, acceleration13 and wall shear stress14. In the present, we demonstrate a WGM-based electric field sensor, which builds on our previous studies15,16. A candidate application of this sensor is in the detection of neuronal action potential.
The electric field sensor is based on polymeric multi-layered dielectric microspheres. The external electric field induces surface and body forces on the spheres (electrostriction effect) leading to elastic deformation. This change in the morphology of the spheres, leads to shifts in the WGM. The electric field-induced WGM shifts are interrogated by exciting the optical modes of the spheres by laser light. Light from a distributed feedback (DFB) laser (nominal wavelength of ~ 1.3 &mu;m) is side-coupled into the microspheres using a tapered section of a single mode optical fiber. The base material of the spheres is polydimethylsiloxane (PDMS). Three microsphere geometries are used: (1) PDMS sphere with a 60:1 volumetric ratio of base-to-curing agent mixture, (2) multi layer sphere with 60:1 PDMS core, in order to increase the dielectric constant of the sphere, a middle layer of 60:1 PDMS that is mixed with varying amounts (2% to 10% by volume) of barium titanate and an outer layer of 60:1 PDMS and (3) solid silica sphere coated with a thin layer of uncured PDMS base. In each type of sensor, laser light from the tapered fiber is coupled into the outermost layer that provides high optical quality factor WGM (Q ~ 106). The microspheres are poled for several hours at electric fields of ~ 1 MV/m to increase their sensitivity to electric field.

A high-sensitivity photonic micro sensor was developed for electric field detection. The sensor exploits the optical modes of a dielectric sphere. Changes in the external electric field perturb the sphere morphology leading to shifts in its optical modes. The electric field strength is measured by monitoring these optical shifts.

تطوير يهمس معرض البوليمرية وضع مايكرو البصرية مجسات المجال الكهربائي

Optical modes of dielectric micro-cavities have received significant attention in recent years for their potential in a broad range of applications. The ...

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

تصنيع وتوصيف الدليل الموجي الكريستال الضوئية الخفيفة بطيئة وتجاويف

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing its free spectral range (FSR), the module is put in parallel with a fiber taper-microcavity system and then calibrated through isolating and eliminating random shifts in the laser frequency (i.e. laser jitter noise). To realize the taper-microcavity junction and to maximize the optical power that is transferred to the resonator, a single-mode optical fiber waveguide is pulled. Solutions containing polystyrene nanobeads are then prepared and flown to the microcavity in order to demonstrate the system&#8217;s ability to sense binding to the surface of the microcavity. Data is post-processed via adaptive curve fitting, which allows for high-resolution measurements of the quality factor as well as the plotting of time-dependent parameters, such as resonant wavelength and split frequency shifts. By carefully inspecting steps in the time-domain response and shifting in the frequency-domain response, this instrument can quantify discrete binding events.

A reference interferometer technique, which is designed to remove undesirable laser jitter noise for nanodetection, is utilized for probing an ultra-high quality factor microcavity. Instructions for assembly, setup, and data acquisition are provided, alongside the measurement process for specifying the cavity quality factor.

تنفيذ التداخل المرجعي لNanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). In this article we will describe the methods for constructing and characterizing macroscopic disordered photonic structures using microwaves. The microwave regime offers the most convenient experimental sample size to build and test PBG media. Easily manipulated dielectric lattice components extend flexibility in building various 2D structures on top of pre-printed plastic templates. Once built, the structures could be quickly modified with point and line defects to make freeform waveguides and filters. Testing is done using a widely available Vector Network Analyzer and pairs of microwave horn antennas. Due to the scale invariance property of electromagnetic fields, the results we obtained in the microwave region can be directly applied to infrared and optical regions. Our approach is simple but delivers exciting new insight into the nature of light and disordered matter interaction.

Our representative results include the first experimental demonstration of the existence of a complete and isotropic PBG in a two-dimensional (2D) hyperuniform disordered dielectric structure. Additionally we demonstrate experimentally the ability of this novel photonic structure to guide electromagnetic waves (EM) through freeform waveguides of arbitrary shape.

Disordered structures offer new mechanisms for forming photonic bandgaps and unprecedented freedom in functional-defect designs. To circumvent the computational challenges of disordered systems, we construct modular macroscopic samples of the new class of PBG materials and use microwaves to characterize their scale-invariant photonic properties, in an easy and inexpensive manner.

باستخدام الميكروويف وعينات ترى بالعين المجردة وعازل المواد الصلبة لدراسة خصائص الضوئية من المختلين المواد الضوئية فرق الطاقة

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors (MKIDs) for the detection of faint astrophysical signatures, as well as for quantum computing applications and materials characterization. In this paper, procedures are presented for the fabrication and characterization of thin-film superconducting microwave resonators. The fabrication methodology allows for the realization of superconducting transmission-line resonators with features on both sides of an atomically smooth single-crystal silicon dielectric. This work describes the procedure for the installation of resonator devices into a cryogenic microwave testbed and for cool-down below the superconducting transition temperature. The set-up of the cryogenic microwave testbed allows one to do careful measurements of the complex microwave transmission of these resonator devices, enabling the extraction of the properties of the superconducting lines and dielectric substrate (e.g., internal quality factors, loss and kinetic inductance fractions), which are important for device design and performance.

Superconducting microwave resonators are of interest for detection of light, quantum computing applications and materials characterization. This work presents a detailed procedure for fabrication and characterization of superconducting microwave resonator scattering parameters.

تصنيع وتوصيف الموصلية الرنين

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres can be thought as a store of energy with a huge variety of applications: compact laser sources, highly sensitive biochemical sensors and nonlinear phenomena. A protocol for the fabrication of both the microspheres and coupling system is given. The couplers described here are tapered fibers. Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS). A proof of the cavity-enhanced phenomenon is given by the lack of correlation among the pump, signal and idler: a resonant mode has to exist in order to obtain the pair of signal and idler. In the case of hyperparametric oscillations (four wave mixing and stimulated anti-stokes Raman scattering), the modes must fulfill the energy and momentum conservation and, last but not least, have a good spatial overlap.

Efficient generation of nonlinear phenomena related to third order optical non-linear susceptibility &#935;(3) interactions in triply resonant silica microspheres is presented in this paper. The interactions here reported are: Stimulated Raman Scattering (SRS), and four wave mixing processes comprising Stimulated Anti-stokes Raman Scattering (SARS).

حفز ستوكس وAntistokes رامان التشتت في Microspherical يهمس معرض الوضع الرنين

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials such as organo-lead halide perovskites is presented. The perovskite film thickness and absorption coefficient are initially characterized by profilometry and UV-VIS absorption spectroscopy. Calibration of both laser power and cavity sensitivity is described in detail. A protocol for performing Flash-photolysis Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC) experiments, a non-contact method of determining the conductivity of a material, is presented. A process for identifying the real and imaginary components of the complex conductivity by performing TRMC as a function of microwave frequency is given. Charge carrier dynamics are determined under different excitation regimes (including both power and wavelength). Techniques for distinguishing between direct and trap-mediated decay processes are presented and discussed. Results are modelled and interpreted with reference to a general kinetic model of photoinduced charge carriers in a semiconductor. The techniques described are applicable to a wide range of optoelectronic materials, including organic and inorganic photovoltaic materials, nanoparticles, and conducting/semiconducting thin films.

A Time Resolved Microwave Conductivity technique for investigating direct and trap-mediated recombination dynamics and determining carrier mobilities of thin film semiconductors is presented here.

إعادة التركيب حيوية في الأغشية الرقيقة المواد الضوئية عن طريق وحلها الوقت ميكروويف التوصيل

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, interface precipitation, and mini-emulsion. In all methods, well-defined, micrometer-sized spheres are obtained from a self-assembling process in solution. The vapor diffusion method can result in spheres with the highest sphericity and surface smoothness, yet the types of the polymers able to form these spheres are limited. On the other hand, in the mini-emulsion method, microspheres can be made from various types of polymers, even from highly crystalline polymers with coplanar, &#960;-conjugated backbones. The photoluminescent (PL) properties from single isolated microspheres are unusual: the PL is confined inside the spheres, propagates at the circumference of the spheres via the total internal reflection at the polymer/air interface, and self-interferes to show sharp and periodic resonant PL lines. These resonating modes are so-called "whispering gallery modes" (WGMs). This work demonstrates how to measure WGM PL from single isolated spheres using the micro-photoluminescence (&#181;-PL) technique. In this technique, a focused laser beam irradiates a single microsphere, and the luminescence is detected by a spectrometer. A micromanipulation technique is then used to connect the microspheres one by one and to demonstrate the intersphere PL propagation and color conversion from coupled microspheres upon excitation at the perimeter of one sphere and detection of PL from the other microsphere. These techniques, &#181;-PL and micromanipulation, are useful for experiments on micro-optic application using polymer materials.

Protocols for the synthesis of microspheres from polymers, the manipulation of microspheres, and micro-photoluminescence measurements are presented.