YCK מכיר בתמיכה כספית ממועצת המחקר האירופית באמצעות NextPhase הפרויקט (ERC STG 278,616). מחברים גם מכירים תמיכה מהמרכז הלאומי d&#39;אטיודים Spatiales (CNES, צרפת) דרך SHYRO הפרויקט (הפעולה R &amp; T R-S10/LN-0001-004/DA: 10,076,201), מANR פרויקט אורה (BLAN 031,202), ו מאזור דה Franche-Comte, צרפת.

הפרוטוקול מורכב ב 5 שלבים עיקריים: בחלק הראשון אחד, התלחשויות, גלריה במצב המהוד הוא עשה. כדי לשלוט על התקדמות הליטוש של המהוד, מדידות מצב משטח מתבצעות. בשלב השלישי, אנו לפברק כלי שישיק אור במהוד. ברגע ששני הכלים העיקריים האלה מיוצרים, אנחנו משתמשים בם כדי להמחיש תהודות גבוהה Q אופטיים. לבסוף, בעזרת קרן לייזר קלט הספק גבוהה, המהוד מתנהג בצורה לינארית וקר מסרקים מיוצרים. 1. ליטוש מהוד בשלב זה, חלון אופטי גבישי מהוד (MGF 2 או 2 קפה, זמין מקמעונאים רכיב אופטיים) הוא צורה ומלוטשת. הליך ליטוש זה ממיר אותם לתהודת WGM באיכות גבוהה. מגדל הליטוש המותאם אישית מוצג בתכנית 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דבק החלון האופטי בגבישיםמקל שיכול להיות מוחזק על ידי ציר מנוע נושאות האוויר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעיל מדריך מתכתי בצורת V עם רקמת תמיכת הליטוש המתאימה, ושופך 10 אבקות שוחקות מיקרומטר (תחמוצת אלומיניום, יהלומים, או סיליקון קרביד) מעורבבות עם מים. לפנות למדריך זה הדיסק מסתובב (כ 5,000 סל&quot;ד, לחץ גרם 20) ולהתחיל חיקית אותו. תלוי בחומר ואת מהירות ספינינג, תהליך זה יכול להימשך בין שעה 2 (לקפה) 2 עד 4 שעות (לMGF 2). צעד זה ייתן לי ליטוש הצורה דו הקמורה שלה למהוד. בסופו של שלב זה הדיסק צריך להיות בצורה שהוצגה בתכנית 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השלב הבא נקרא בדרך כלל &quot;השחזה וליטוש&quot; הליך 24. זה בדרך כלל מורכב בחוזר על השלב הקודם עם חלקיקים שוחקים של גודל 10 מיקרומטר, 3 מיקרומטר, 1 מיקרומטר, 250 ננומטר, ולבסוף 100 ננומטר. רקמת התמיכה צריכה להיות מותאמת לכל גודל חלקיקים, להיות פחות נוקשה לגרגרים קטנים יותר. כדי למנוע סריטותוניתן לבצעו פסים, תרגום אופקי של המדריך. בכל שלב של טחינה רצופה וליטוש, המצב של המשטח צריך להיות שיפור. </li></ol> 2. שליטה על המדינה של פני השטח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בקרה ויזואלית תחת מיקרוסקופ אופטי היא הצעד הראשון לשליטת מדינת פני השטח: הדיסק הוא אטום לאור בשלבים הראשונים, אולם לאחר ליטוש חלקיק 1 מיקרומטר מוצלח, הדיסק הופך להיות שקוף וצדדיה לשקף את האור: כך מכונה ליטוש אופטי כבר הגיע וגורם האיכות של המהוד צריך להיות ב05-10 אוקטובר טווח 6. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי ללטש את קטן יותר, העין אינה מסוגלת להעריך את מצבו של השטח, אפילו באמצעות מיקרוסקופ רגיל. בשלב זה, יש צורך במדידת interferometric של מדינת פני השטח. השתמש במיקרוסקופ מצויד בעדשה אובייקטיבית אינטרפרומטר Mirau ועם מקור אור לבן. התמונה של המהוד מפריעה wiה מישור התייחסות, ובכך חושף ידי שלב אור לבן הסטת כלי עיבוד פני השטח באופן עצמאי גובה בכל נקודה עם רזולוציה של שבריר של אורך הגל, כלומר כמה ננומטרים. מדידה זו יכולה לשמש גם כדי להעריך את העקמומיות של הדיסק 25. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על ידי שינוי האורך בין המדגם והאובייקטיבי, לקבוע את השלב האופטי של השתקפות המהוד ולחשב את וריאציות הגובה של פני השטח. זה יכול להיות תודה אוטומטית למחשב ייעודי, ומפה של פני שטח הגובה נוצרה, המאפשרת קביעת החספוס של המדגם. לפקח על חספוס פני השטח כפי שמוסבר באיור 1, ולהפסיק את הליך השחזת ליטוש כאשר שולי ההפרעה הם קלים ביותר שניתן. </li></ol> 3. ציור פיד לבני זוג אור במהוד, יש צורך בסיב אופטי קטן מאוד: קוטרו צריך להיות בסביבות 3 מיקרומטר(כ 20 פעמים יותר מאשר שיער אדם). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רצועת סיבים סטנדרטי במצב יחיד סיליקה (SMF) את הפלסטיק שלה וציפוי פולימר באורך 5 ס&quot;מ בערך. למטרות ניטור, הסיבים צריכים להיות מחוברים למקור לייזר בקלט שלה, וphotodiode בתפוקה שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את כל גודלו של הסעיף ללא ציפוי של הסיבים לשני מנועים מבוקרים מחשב ברזולוציה גבוהה. באמצעות ממשק המחשב של מנועים, להגדיר להם לנוע בתנועה מואצת כל הזמן, כך שכל צד של הסיבים יהיה נקרע לגזרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את הסיבים ללא ציפוי בין שתי נקודות הקיבוע עם מנורת מבער כ 1 דקות לפני תחילת המתיחות. הלהבה צריכה להיות עדינה כדי לא לפוצץ להתחדד משם ברגע שהוא הוא קטן מאוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל את תנועת מנועים, ובכך, המתיחה של הסיבים. ברגע שהוא התחיל את הציור, אפשר לפקח על השידור של להתחדד באמצעות מקור לייזר וphotodiode: דפוסי התערבות יהיותופיע במהלך התהליך, תדירותם תגדל, ולבסוף, הם ייעלמו לקוטר המותניים ליד 1 מיקרומטר. בשלב זה, את המנוע ואת הלהבה יש להפסיק בו זמנית. </li></ol> 4. צימוד אור במהוד WGM בשלב זה, להתחדד משמש לבני זוג אור במהוד ולקיים את eigenmodes גבוהה שאלות של החלל, אשר מיוצגים באיור 2. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את המהוד בשלב תרגום Piezo מבוקר 3 צירים. להתקרב אליו כדי להתחדד סיבים במרחק של פחות מ 1 מיקרומטר. המיקום היחסי של הסיבים להתחדד והמהוד מנוטר, הודות למיקרוסקופ, ומראה משמש לשליטה על המיקום האנכי וזווית הטיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את להתחדד הסיבים לדיודת לייזר גלוי: המהוד צריך להיות מואר כאשר הצימוד הוא יעיל, כפי שמוצג באיור 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחבר לסיבים להתחדדלייזר מצב חופשי הופ עם linewidth צרה (צרה יותר מlinewidth של התהודה) בקצה אחד, וphotodiode המחובר לאוסצילוסקופ בצד השני. תגובת העברת המהוד ניתן להשיג על ידי סריקה באורך גל הקלט. להעריך את גורם האיכות של המהוד באמצעות ספקטרום השידור הושג, על ידי חישוב היחס בין תדר התהודה של המצבים וlinewidths (כל רוחב בחצי לכל היותר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידה מדויקת יותר מתבצעת עם הניסוי &quot;חלל טבעת למטה&quot; 26, שבו הגל סוחף מספיק מהיר כדי להשיג הפרעות בין האור המהדהד ריקבון במהוד ואור detuned בכל פעם שלאחר מכן. אפשר לכוונן את המיקום של להתחדד והמהוד להגדיל את צימוד Q-הפקטור ולקבל את הדפוס האופייני מוצג באיור 4. עקומת הכושר קשורה נותנת גורם האיכות של המהוד. </li></ol&gt; 5. יצירת המסרק בשלב האחרון זה, לייזר משאבת הספק גבוה מרגש את ההשפעות קוי במהוד. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס מגבר אופטי בין לייזר מתכונן והמהוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הודות לphotodiode ואוסצילוסקופ, לכוונן את מקור לייזר כך שאורך גל הקלט הוא בסמוך לתהודה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את סיבי הפלט למנתח ספקטרום אופטי ברזולוציה גבוהה ולהגדיל את כוח הקלט תוך detuning גל המשאבה מעט. תדרים חדשים יופיעו בכל צד של שיא המשאבה: זה מסרק תדר אופטי קר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבר בחזרה לphotodiode, אנו יכולים לראות את המכות בין המצבים השונים של הספקטרום שנוצרו. באמצעות מסנן להקה עובר מיקרוגל, אפשר לבודד טהור בתדר אות חשמלי זה עם רעש נמוך מאוד. </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>

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

פרוטוקול זה מאפשר לייצר תהודה אופטית גבוהה שאלות, לזוג אור לתוכם ולעורר תופעות לא קוי עבור יישומי מיקרוגל פוטוניקה שונים. הצעד הראשון של טחינה גסה צריך לתת את צורתו למהוד. אחרי שעה של טחינה עם אבקת קרצוף 10 מיקרומטר, צד אחד של ?...

מצב תהודה גלריות לוחשת הן בדיסקים או בתחומי רדיוס מיקרו או millimetric 1,2,3,4. ובלבד שהמהוד הוא כמעט בצורה מושלמת (חספוס פני השטח בגודל ננומטר), יכול להיות לכוד אור לייזר על ידי ההתבוננות פנימית מוחלטת בתוך eigenmodes, המכונים בדרך כלל מצבי לחישה-גלריה (WGMs). מגוון ללא הרפאים שלהם (או תדירות intermodal) יכול להשתנות מGHz לTHz בהתאם לרדיוס של המהוד, ואילו גורם איכותם ש יכול להיות גבוהה במיוחד 5, החל מיולי 10 - נובמבר 10. בשל המאפיין הייחודי שלהם לאגור ולהאט את האור, הייתה בשימוש תהודה אופטית WGM לבצע משימות רבות עיבוד אותות אופטיים 3: סינון, הגברה, בזמן עיכוב, וכו &#39;. עם השיפור המתמיד של טכנולוגיות ייצור, גורמי האיכות חסרות התקדים שלהם להפוך אותם מתאימים ליישום גם תובעני יותר בהמטרולוגיה או קוואנטיישומים מבוססי-אום 6-13. בתהודת Q גבוהה במיוחד אלה, נפח הקטן של כליאה, צפיפות פוטון גבוהה, וכל חיים פוטון ארוכים (יחסית לש) לגרום לאינטראקצית אור עניין חזקה מאוד, שעשוי להלהיב את WGMs השונים באמצעות אפקטים קוי שונים, כמו קר, ראמאן, או רילואן למשל 14-19. שימוש בתופעות לא לינאריות בלחש תהודה מצב גלריה הוצעה כשינוי פרדיגמה מבטיח למיקרוגל אולטרה טהור ודור Lightwave. העובדה שנושא זה חוצה כל כך הרבה תחומים של מדע וטכנולוגיה הבסיסיים היא אינדיקציה ברורה של פוטנציאל ההשפעה מאוד החזק שלה במגוון רחב של תחומים. בפרט, טכנולוגיות הנדסת אוירונוטיקה וחלל ותקשורת נמצאות כעת בצורך של מיקרוגל תכליתי ואות Lightwave עם לכידות יוצאות דופן. יש טכנולוגית WGM מספר יתרונות על פני שיטות קיימות פוטנציאליים או אחרות: פשטות רעיונית, higher חוסן, צריכת חשמל קטנה יותר, חיים ארוכים יותר, חסינות להפרעות, נפח קומפקטי מאוד, רבגוניות תדירות, שילוב שבב קל, כמו גם פוטנציאל חזק לשילוב הזרם המרכזי של רכיבים פוטוניים סטנדרטיים עבור שניהם מיקרוגל וטכנולוגיות Lightwave. בהנדסת התעופה והחלל, מתנדים קוורץ הם ​​דומיננטיים גורף כמקורות מיקרוגל מפתח עבור שני מערכות ניווט (מטוסים, לווינים, חלליות, וכו &#39;) ומערכות גילוי (מכ&quot;מים, חיישנים וכו&#39;). עם זאת, הוא הכיר פה אחד היום כי ביצועי יציבות תדר של מתנדים קוורץ הוא להגיע לקומה שלו, ולא ישפר באופן משמעותי יותר. לאורך אותו הקו, התדירות צדדיות שלהם מוגבל וכמעט לא לאפשר לדור מיקרוגל אולטרה יציב מעבר ל40 GHz. מתנדים פוטוניים מיקרוגל צפויים להתגבר על המגבלות האלה. מצד השני, בתקשורת הנדסה, מיקרוגל פוטוןמתנדים IC צפויים גם להיות מרכיבים מרכזיים ברשתות תקשורת אופטיות שבו הם יבצעו את המרת Lightwave / מיקרוגל עם יעילות חסרת תקדים. הם גם בקנה אחד עם המגמה המתמשכת של רכיבים אופטיים קומפקטיים מלאים בLightwave טכנולוגיה, המאפשרת עיבוד מהיר במיוחד [למעלה / למטה המרה, (דה) אפנון, הגברה, ריבוב, ערבוב, וכו &#39;] ללא הצורך לתמרן מסיביים (ואז, לאט) אלקטרונים. זה רעיון של מעגלים פוטוניים הקומפקטיים שבו פוטונים פוטונים לשלוט באמצעות תקשורת קוי מטרה לעקוף את צוואר הבקבוק שמקורו מרוחב פס כמעט בלתי מוגבל לעומת אופטי מהירות עיבוד אופטו המוגבלת. מערכות תקשורת אופטיות גם הן מאוד תובעניות למיקרוגלי רעש מופע נמוכים במיוחד על מנת לספק את שניהם clocking (רעש מופע נמוך הוא שווה ערך לזמן ריצוד נמוך) ורוחב פס (-שיעורים קצת להגדיל באופן יחסי לתדר השעון) דרישות. למעשה, במהירות גבוהה communרשתות ication, מתנדים אולטרה יציבים כאלה הפניות יסוד לכמה מטרות (מתנד המקומי ללמעלה / למטה המרת תדר, סנכרון לרשת, סינתזת מנשא, וכו &#39;). תופעות לא לינאריות בתהודת WGM גם לפתוח אופקים חדשים של מחקר ליישומים אחרים, כגון לייזרי ראמאן ורילואן. באופן כללי יותר, תופעות אלה ניתן למזג בתוך נקודת המבט הרחבה יותר של תופעות לא לינאריות בחללים ובגלבו אופטיים, ואת זה הוא הפרדיגמה פורה עבור גבישים או סיליקון פוטוניקס. הכליאה החזקה ואורך החיים ארוכים מאוד של פוטונים לתוך WGMs דמוי טורוס מציעים גם בדיקת ספסל מצוינת לחקור סוגיות יסוד בחומר מעובה ופיסיקה הקוונטית. המירוץ לדיוק אי פעם עלה באותות אלקטרומגנטיים תורם גם כדי לענות על שאלות מובהקות בפיסיקה, הקשורים לתורת יחסות (מבחנים לinvariance ורנץ), או מדידה של קבועים פיסיקליים בסיסייםND הווריאציה האפשרית שלהם עם זמן. במאמר זה, את השלבים השונים הנדרשים לקבלת לחישה-גלריה-mode (WGM) תהודה אופטית גבישיים מתוארים ואפיונם הוא הסביר. הציג גם הוא את הפרוטוקול כדי לקבל סיבים מחודדים באיכות הגבוהה נחוצים לזוג אור לייזר לתהודה אלה. לבסוף, יישום דגל של תהודה הללו בתחום המיקרוגל Photonics, דור מיקרוגל כלומר אולטרה יציב באמצעות מסרקים קר, הוא הוצג ונדון. בחלקו הראשון, אנחנו פירוט הפרוטוקול אחריו כדי להשיג תהודה גבוהה במיוחד Q WGM. השיטה שלנו מסתמכת על לטחון וללטש את הגישה, שהוא מזכיר לטכניקות הסטנדרטיות המשמשות כדי למרק רכיבים אופטיים, כגון עדשות או מראות טלסקופ. החלק השני מוקדש לאפיון של חספוס פני השטח. אנו משתמשים בprofilometer interferometric אור ללא מגע לבן למדוד את משטח Roughness שמוביל אל פני השטח הפסדים המושרה פיזור ובכך להקטין את ביצועי הגורם ש. צעד זה הוא מבחן ניסיון חשוב להעריך את איכות הליטוש. החלק השלישי עוסק בייצור סיבי סיליקה מחודדים בקוטר בטווח מיקרומטר על מנת להשיק אור במהוד. כדי להגיע לקטרים ​​קטנים כאלה, נאמץ את הטכניקה &quot;להבת צחצוח&quot;, בו זמנית באמצעות מנועים מבוקרים מחשב כדי לפרק את הסיבים, ומבער כדי לחמם את אזור הסיבים להיות מחודד 20. בחלק הרביעי, המהוד והסיבים מחודדים הם התקרבו זה לזה כדי להמחיש את אות התהודה של מצבי הגלריה לוחשים באמצעות לייזר באורך גל לסריקת. אנחנו מראים בסעיף החמישי איך, על ידי הגדלת כוח האופטי במהוד, אנחנו מצליחות לעורר תופעות קוי עד שאנו רואים את היווצרות קר אופטי תדירות המסרקים, עם ספקטרום עשוי מקווי ספקטרום מרחקים שווים. כמו דוארmphasized לעיל, אלה יש ספקטרום מסרק קר מאפייני יוצאי דופן שמתאימים לכמה יישומים בטכנולוגית המדע ו21-23. אנו נשקול את אחד היישומים הבולטים ביותר של תהודה WGM על ידי הוכחת אות רב גל אופטי שintermodal תדר מיקרוגל אולטרה יציב.

<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

מערכות מיקרוגל פוטוניקה להסתמך ביסודו על האינטראקציה בין מיקרוגל ואותות אופטיים. מערכות אלו מבטיחות מאוד לתחומים שונים של טכנולוגיה ומדע יישומי, כגון תעופה וחלל ותקשורת הנדסה, חישה, מטרולוגיה, קוי Photonics, ואופטיקה קוונטית. במאמר זה, אנו מציגים את הטכניקות העיקריות המשמשות במעבדה שלנו לבנות מערכות מיקרוגל פוטוניקה המבוסס על תהודה גלריות מצב Ultra-Q גבוהה בלחש. מפורט ראשון במאמר זה הוא הפרוטוקול לליטוש מהוד, המבוסס על טכניקה לטחון ופולניה קרובה לאלה המשמשים כדי למרק רכיבים אופטיים, כגון עדשות או מראות טלסקופ. ואז, חספוס פני השטח באמצעים profilometer interferometric אור לבן, שהוא פרמטר מרכזי כדי לאפיין את איכות הליטוש. על מנת להפעיל את האור במהוד, נעשה שימוש בסיבי סיליקה מחודדים בקוטר בטווח מיקרומטר. כדי להגיע לקוטר קטן כזהים, נאמץ את הטכניקה &quot;להבת צחצוח&quot;, בו זמנית באמצעות מנועים מבוקרים מחשב כדי לפרק את הסיבים, ומבער כדי לחמם את אזור הסיבים להיות מחודד. המהוד והסיבים מחודדים הם מאוחר יותר התקרבו זה לזה כדי להמחיש את אות התהודה של מצבי הגלריה לוחשים באמצעות לייזר באורך גל לסריקת. על ידי הגדלת כוח האופטי בתופעות מהוד, קוי מופעלים עד להיווצרותו של מסרק תדר אופטי קר הוא ציין עם קשת עשויה מקווי ספקטרום מרחקים שווים. יש ספקטרום מסרק קר אלה מאפייני יוצאי דופן שמתאימים לכמה יישומים בתחומי מדע וטכנולוגיה. אנו רואים ביישום הקשור לסינתזת תדר מיקרוגל אולטרה יציבה ולהדגים את הדור של מסרק קר בתדירות intermodal GHz.

פרוטוקול חמישה צעד זה מאפשר להשיג תהודה WGM עם גורמים באיכות גבוהות מאוד עבור יישומים פוטוניים מיקרוגל. הצעד הראשון שמטרתו לתת לצורה הרצויה מהוד, כפי שהיא מיוצגת בתכנית 2. הקושי העיקרי כאן הוא לייצר דיסק שפה שלו הוא חד מספ?...

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

את הטכניקות שפותחו במעבדה המותאמות אישית שלנו לבנות מערכות מיקרוגל פוטוניקה המבוססת על תהודה גלריות מצב Ultra-Q גבוהה לחישות מוצגות. הפרוטוקולים להשיג ולאפיין תהודה אלה מפורטים, והסבר של חלק מהיישומים שלהם במיקרוגל Photonics הוא נתון.

מיקרוגל Photonics מערכות המבוססות על מהודי לחישות-גלריה של מצב

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. את הטכניקות שפותחו במעבדה המותאמות אישית שלנו לבנות מערכות מיקרוגל פוטוניקה המבוססת על תהודה גלריות מצב Ultra-Q גבוהה לחישות מוצגות. הפרוטוקולים להשיג ולאפיין תהודה אלה מפורטים, והסבר של חלק מהיישומים שלהם במיקרוגל Photonics הוא נתון.

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.

ייצור של אולטרה סיליקה Microresonators באיכות גבוהה פקטור

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.

פיתוח של חיישני Whispering גלרית Mode פולימריים מייקר אופטי שדה חשמליים

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).

ייצור ואפיון של מנחי גלים פוטוניים Crystal להאט את האור וחללים

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.

יישום של אינטרפרומטר הפניה לNanodetection

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.

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

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.

שימוש במיקרוגל ודוגמאות מקרוסקופית של דיאלקטרי מוצקים לחקר מאפיינים פוטוניים של הפרעות חומרי bandgap פוטוניים

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.

ייצור ואפיון של מהודי מוליכים

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).

המאולץ סטוקס Antistokes פיזור ראמאן ב Microspherical Whispering גלרית מצב מההודים

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.

Dynamics רקומבינציה ב חומרים פוטו סרט דק באמצעות מוליכות מיקרוגל זמן נפתרה

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.