YCK은 프로젝트 NextPhase (ERC STG 278616)를 통해 유럽 연구위원회에서 재정 지원을 인정합니다. ANR 프로젝트 ORA (BLAN 031202)에서,, 그리고 : 저자는 또한 프로젝트 SHYRO (10,076,201 액션 R &amp; T R-S10/LN-0001-004/DA)를 통해 센터 국립 디부 연습곡 Spatiales (CNES, 프랑스)의 지원을 인정 지역 드 프랑 슈 콩테, 프랑스.

프로토콜은 5 주 단계로 구성됩니다 : 첫 번째에서 공진기 속삭이는 - 갤러리 모드가 구성되어 있습니다. 공진기의 연마의 진행을 제어하기 위해, 표면 상태 측정이 수행됩니다. 세 번째 단계에서, 우리는 공진기에서 빛을 발사 할 도구를 제작. 이러한 두 가지 도구가 제조되면, 우리는 광학 하이-Q 공진을 시각화하기 위해 그들을 사용합니다. 마지막으로, 높은 전력 입력 레이저 빔을 사용하여 공진기는 비선형 방식으로 작동하고 커 빗이 생성됩니다. 1. 공진기를 연마 이 단계에서, 공진기 결정 광학 창 (MGF 2 광학 부품 유통 업체에서 쉽게 구할 수 CAF 2) 모양과 광택입니다. 이 닦는 절차는 고품질 WGM 공진기로 변환합니다. 사용자 정의 연마 타워 반응식 1에 제시되어있다. <ol><li> 에 접착제를 결정 광학 창을에어 베어링 스핀들 모터에 의해 개최 할 수있는 스틱. </li><li> 코트 적절한 연마 지원 조직과 V-모양의 금속 가이드를 물과 혼합 10 ㎛ 연마 분말 (알루미늄 산화물, 다이아몬드, 또는 실리콘 카바이드) 붓는다. 회전 디스크 (약 5,000 rpm으로, 20g의 압력)이 설명서에 접근하고 연삭 시작합니다. 재료와 회전 속도에 따라이 과정은 4 시간 (MGF 2)에 2 시간 (CAF 2)에서 마지막 수 있습니다. 이 연마 단계는 공진기의 이중 볼록한 모양을 제공합니다. 이 단계의 끝에서 디스크 반응식 2에 제시된 모양을 가지고 있어야합니다. </li><li> 다음 단계는 일반적으로 &quot;연삭 및 연마&quot;절차 24이라고합니다. 그것은 일반적으로 크기가 10 ㎛, 3 ㎛ 인, 1 ㎛, 250 nm의, 그리고 마지막으로 100 나노 미터의 연마 입자와 이전 단계를 반복으로 구성되어 있습니다. 지원 조직은 작은 곡물 덜 뻣뻣한되고, 각 입자의 크기에 맞게해야합니다. 긁힘을 방지하려면및 줄무늬, 가이드 수평 번역을 수행 할 수 있습니다. 연속 연삭 및 연마의 각 단계에서 표면의 상태가 개선되어야한다. </li></ol> 2. 표면의 상태 제어 <ol><li> 광학 현미경 하에서 시각적 컨트롤은 표면 상태 제어를위한 첫 번째 단계입니다 : 디스크의 첫 번째 단계 빛에 불투명하지만, 성공적으로 1 ㎛ 입자 연마 한 후, 디스크를 투명하게하고 양측은 빛을 반사 : 그래서 광 폴란드어에 도달 소위와 공진기의 품질 계수는 10 5에 있어야합니다 - 10 6 범위. </li><li> 작은 연마를 들어, 눈도 표준 현미경을 사용하여, 표면의 상태를 평가할 수 없습니다. 이 시점에서, 표면 상태의 간섭 측정이 필요합니다. Mirau 간섭계 대물 렌즈와 흰색 광원이 장착 된 현미경을 사용합니다. 공진기의 이미지 위스콘신 방해참조 평면 토륨, 따라서 즉 파장 몇 나노 미터의 분수의 해상도로 각 지점에서 독립적으로 처리 도구 표면의 높이를 변화 백색광 위상에 공개. 이 측정은 또한 디스크 (25)의 곡률을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. </li><li> 샘플과 목적 사이의 길이를 수정하여, 공진기의 반사 광학 위상을 결정하고 표면의 높이 변화를 계산합니다. 이 전용 ​​컴퓨터에 자동으로 감사 할 수 있습니다, 표면 높이 맵은 샘플의 조도 측정을 허용 만들어집니다. 그림 1에서 설명한 표면 거칠기를 모니터하고 간섭 변두리가 부드러운 할 때 연삭 연마 절차를 중지합니다. </li></ol> 3. 테이퍼 그리기 공진기 부부 빛을, 아주 작은 광섬유가 필요합니다 : 그것의 직경은 약 3 μm의이어야한다(인간의 머리카락보다 20 배 작은). <ol><li> 대략 5cm 길이에 미치는 플라스틱 및 폴리머 코팅 떨어져 표준 단일 모드 실리카 섬유 (SMF)를 제거. 모니터링 목적을 위해, 섬유의 입력 및 출력 다이오드에서 레이저 소스에 연결해야합니다. </li><li> 두 컴퓨터 제어 고해상도 모터에 섬유의 코팅 부분의 각 크기를 수정합니다. 모터의 컴퓨터 인터페이스를 사용하여 섬유의 각면이 떨어져 당겨 수 있도록 그들을 지속적으로 가속 운동과 함께 이동하도록 구성합니다. </li><li> 스트레칭을 시작하기 전에 약 1 분간 토치 램프와 두 개의 고정 점 사이의 코팅 섬유를 가열한다. 불꽃은 매우 작되면 멀리가는 타격을받지 않도록 부드럽게해야한다. </li><li> 모터의 움직임을 시작하고, 따라서 섬유의 스트레칭입니다. 도면이 시작되면, 하나는 레이저 소스와 포토 다이오드를 사용하여 테이퍼의 전송을 모니터링 할 수 있습니다 : 간섭 패턴이됩니다과정에서 나타날 빈도가 증가하고, 마지막으로, 그들은 1 ㎛ 근처에 허리 직경 사라집니다. 이 단계에서, 모터와 불꽃 동시에 중지해야합니다. </li></ol> 4. WGM 공진기의 커플 링 라이트 이 단계에서, 테이퍼 공진기 부부 빛을 사용하며 그림 2에 표시됩니다 충치의 높은 Q 고유 모드를 관찰 할 수 있습니다. <ol><li> 3 축 피에조 제어 번역 무대에서 공진기를 수정합니다. 이하 1 ㎛의 거리에서 광섬유 테이퍼에 접근. 광섬유 테이퍼와 공진기의 상대적 위치는 현미경 덕분에 감시하고, 거울 수직 위치 및 기울기 각도를 제어하는​​ 데 사용됩니다. </li><li> 눈에 보이는 레이저 다이오드 섬유 테이퍼 연결 커플 링 효율이 경우 그림 3에서와 같이 공진기, 조명되어야한다. </li><li> 광섬유 테이퍼에 연결한쪽에 좁은 선폭 (공명의 선폭보다 좁은), 다른 끝에 오실로스코프에 연결된 다이오드와 모드 홉 프리 레이저. 공진기의 전송 응답은 입력에서 파장을 스캔하여 얻을 수 있습니다. 모드와 자신의 선폭 (반 최대에서 전체 너비)의 공진 주파수 사이의 비율을 계산하여 얻어진 투과 스펙트럼을 사용하여 공진기의 품질 계수를 평가한다. </li><li> 보다 정확한 측정을 청소 파장 공진기의 부패 공진 빛과 이후의 시간에 디튠 빛 사이의 간섭을 얻기 위해 충분히 빨리 &quot;캐비티 링 다운&quot;실험 26 일에 수행됩니다. 하나는 테이퍼의 위치와 결합 Q-인자를 증가하고 그림 4의 전형적인 패턴을 얻을 수 공진기를 미세 조정할 수 있습니다. 관련 맞는 곡선은 공진기의 품질 계수를 제공합니다. </li></OL&gt; 5. 빗 생성 이 마지막 단계에서는 고출력 펌프 레이저 공진기의 비선형 효과를 흥분. <ol><li> 튜너 블 레이저 공진기 사이의 광 증폭기를 삽입합니다. </li><li> 입력 파장이 공명 옆에 있도록 다이오드와 오실로스코프 덕분에, 레이저 광원을 미세 조정할 수 있습니다. </li><li> 고해상도 광 스펙트럼 분석기로 출력 광섬유를 연결하고 약간 펌프 파장을 디 튜닝하는 동안 입력 전원을 높일 수 있습니다. 새 주파수는 펌프 피크의 양쪽에 나타납니다 :이 커 광학 주파수 빗입니다. </li><li> 포토 다이오드로 전환, 우리는 생성 된 서로 다른 스펙트럼 모드 사이의 구타를 관찰 할 수 있습니다. 전자 레인지 대역 통과 필터를 사용하여, 하나는 매우 낮은 소음이 전기 신호에있는 순수한 주파수를 분리 할 수​​ 있습니다. </li></ol>

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	<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>

저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

이 프로토콜은 그 (것)들로 몇 가지 빛, 높은 Q 광 공진기를 생산 할 수 있으며 다양한 전자 포토닉스 응용 프로그램에 대한 비선형 현상을 트리거합니다. 거친 연마의 첫 번째 단계는 공진기에 그것의 모양을 제공해야합니다. 10 μm의 연마제로 연마 한 시간 후, 공진기의 가장자리의 한쪽 (계획 2) 편리하게 모양이어야한다. 다음 단계는 공진기의 표면을 부?...

속삭이는 갤러리 모드 공진기는 디스크 또는 마이크로 또는 millimetric 반경 1,2,3,4의 분야입니다. 공진기 (나노 미터 크기의 표면 거칠기) 거의 완벽하게 모양입니다 제공, 레이저 광은 일반적으로 속삭이는 - 갤러리 모드 (WGMS)라고 그 고유 모드 내에서 내부 전반사에 의해 갇혀 될 수 있습니다. 10월 11일에서 5일까지 매우 높은 수 있습니다 Q의 품질 계수가 10에서 7까지하면서 자유 스펙트럼 범위 (또는 복합 주파수) GHz의에서의 공진기 반경에 따라 테라 헤르츠에 따라 다를 수 있습니다. 비축의 고유 재산에 빛을 둔화 때문에, WGM 광학 공진기 많은 광 신호 처리 작업 3을 수행하는 데 사용되었습니다 필터링, 증폭, 시간 지연 등. 제조 기술의 지속적인 개선으로, 전례없는 품질 요소는 계측 또는 계량 더욱 까다로운 애플리케이션에 적합하게UM 기반 응용 프로그램 6-13. 이러한 초고 Q 공진기에 감금 작은 양, 높은 광자 밀도, 긴 광자 수명 (Q에 비례), 커 같은 다양한 비선형 효과를 통해 다양한 WGMS을 자극 할 수 있습니다 매우 강한 빛을 물질의 상호 작용을 유도 예 14-19를위한 라만, 또는 루앙. 갤러리 모드 공진기를 속삭이는에서 비선형 현상을 사용하는 것은 매우 순수 전자 레인지와 광파 생성을위한 유망한 패러다임으로 제안되었다. 이 항목은 기초 과학 및 기술의 많은 부분을 교차한다는 사실은 학문의 넓은 범위에 그것의 매우 강한 잠재적 인 영향의 명확한 지표입니다. 특히, 항공 우주 및 통신 공학 기술은 다양한 전자 레인지와 뛰어난 일관성을 가진 광파 신호를 필요로 현재. WGM 기술은 기존의 또는 미래의 다른 방법에 비해 몇 가지 장점이 있습니다 : 개념적 단순성, 시간을igher 견고성, 작은 전력 소비, 긴 수명, 간섭에 대한 내성, 매우 컴팩트 한 볼륨, 주파수 다양성, 쉬운 칩 통합뿐만 아니라, 전자 레인지, 광파 기술 모두에 대한 표준 광 부품의 주류를 통합하기위한 강력한 잠재력을. 항공 우주 공학, 석영 발진기는 네비게이션 시스템 (비행기, 인공위성, 우주선 등) 탐지 시스템 (레이더, 센서, 등) 모두에 대한 주요 전자 소스로 압도적으로 지배적이다. 그러나 만장일치로 석영 발진기의 주파수 안정도 성능의 바닥에 도달했다고 인식하고, 크게 더 이상 향상되지 않습니다. 같은 라인을 따라, 그들의 주파수 다양성이 제한되어 거의 40 GHz의 이상으로 매우 안정적인 전자의 생성을 허용하지 않습니다. 전자 광 발진기는 이러한 한계를 극복 할 것으로 예상된다. 반면에, 통신 공학, 전자 렌지, 광자IC 발진기는 또한 전례가없는 효율 광파 / 전자 레인지 변환을 수행 할 위치를 광 통신 네트워크의 핵심 구성 요소가 될 것으로 예상된다. 그들은 또한 매우 빠르게 처리 할 수 광파 기술의 컴팩트 전체 광학 부품의 지속적인 추세와 호환됩니다 [업 / 다운 변환, 혼합 (DE) 변조, 증폭, 다중화 등】없이 대규모 조작의 필요성 (그리고 천천히) 전자. 광자가 비선형 매체를 통해 광자를 제어 소형 광자 회로의 개념은 제한된 광전자 처리 속도 비교 거의 무제한 광 대역폭에서 발생하는 병목 현상을 회피하는 것을 목표로하고있다. 광 통신 시스템은 매우 클러킹 (낮은 위상 잡음이 시간 지터 낮은에 해당) 및 대역폭 (비트 레이트 클럭 주파수에 비례하여 증가) 요구 사항을 모두 충족시키기 위해 매우 낮은 위상 잡음 전자 레인지에 대한 요구된다. 사실, 내 초고속 COMMUN주시죠 네트워크는 등 매우 안정 발진기는 여러 가지 목적 (업 / 다운 주파수 변환을위한 국부 발진기, 네트워크 동기화, 캐리어 합성 등)에 대한 기본 참조입니다. WGM 공진기의 비선형 현상은 또한 라만과 브릴 루앙 레이저와 같은 다른 응용 프로그램에 대한 연구의 새로운 지평을 엽니 다. 더 일반적으로, 이러한 현상은 광학 충치와 도파관의 비선형 현상의 넓은 관점에서 통합, 그리고 결정 또는 실리콘 포토닉스에 대한 결실 패러다임이다. 할 수 있습니다 원환과 같은 WGMS에 강한 구속과 광자의 매우 긴 수명은 응축 물질과 양자 물리학에 근본적인 문제를 조사하는 테스트 벤치 훌륭한을 제공합니다. 전자기 신호의 적 증가 정확도 경주도 전형적인 상대성 (로렌츠 불변성에 대한 시험)에 관한 물리학 질문, 또는 기본적인 물리 상수의 측정 대답에 기여차 시간에 자신의 수 변화. 이 문서에서는, 결정 광학 속삭임 - 갤러리 모드 (WGM) 공진기를 얻기 위해 필요한 여러 단계를 설명하고 그 특성을 설명합니다. 또한 제시하는 것은 이러한 공진기에 커플 레이저 광에 필요한 고품질 가늘게 한 섬유를 얻을 수있는 프로토콜입니다. 마지막으로, 전자 렌지, 포토닉스, 커 빗을 사용하여, 즉 매우 안정적인 전자 생성의 분야에서 이러한 공진기의 주력 응용 프로그램을 제시하고 설명합니다. 첫 번째 섹션에서는 세부 프로토콜은 매우 높은 Q WGM 공진기를 얻기 위해 따랐다. 우리의 방법은 렌즈 나 거울 망원경 등의 광학 부품을 닦는 데 사용되는 표준 기술을 연상시키는 갈기 및 폴란드어 접근 방식에 의존합니다. 두 번째 섹션은 표면 거칠기의 특성에 전념하고 있습니다. 우리는 표면을 측정하는 비접촉 백색광 간섭 profilometer를 사용하여 R산란에 의한 손실을 표면화함으로써 Q 팩터 성능이 저하로 연결 oughness. 이 단계는 연마의 품질을 평가하는 중요한 실험 테스트입니다. 세 번째 섹션은 공진기에서 빛을 발사하기 위해 제조와 마이크로 미터 범위의 직경 테이퍼 실리카 섬유를 우려하고있다. 이러한 작은 직경에 도달하기 위해, 우리는 떨어져 섬유를 뽑아 동시에 컴퓨터 제어 모터를 사용하여 &quot;불꽃 칫솔질&quot;기술, 20 테이퍼 될 수있는 섬유 영역을 가열 토치를 채택한다. 네 번째 섹션에서, 공진기 및 테이퍼 섬유 파장 스캐닝 레이저를 이용하여 속삭이는 갤러리 모드의 공진 신호를 시각화하기 위해 서로에게 접근하고 있습니다. 우리는 등거리 스펙트럼 라인으로 만들어진 스펙트럼, 공진기의 광 출력을 증가시켜, 우리는 우리가 커 광학 주파수 빗의 형성을 관찰 할 때까지 비선형 현상을 트리거 관리하는 방법, 다섯 번째 섹션에 표시됩니다. 이메일로위의 mphasized이 커 빗 스펙트럼은 과학 기술 21-23 모두에서 여러 응용 프로그램에 적합한 뛰어난 특성을 가지고. 우리는 누구의 복합 주파수 매우 안정적인 전자 레인지입니다 광학 멀티 파장 신호를 보여줌으로써 WGM 공진기의 가장 주목할만한 응용 프로그램 중 하나를 고려할 것입니다.

<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

마이크로 웨이브 포토닉스 시스템은 전자 레인지와 광 신호 사이의 상호 작용에 근본적으로 의존하고 있습니다. 이러한 시스템은 매우 우주 항공 및 통신 공학, 감지, 계측, 비선형 포토닉스, 양자 광학 등의 기술 및 응용 과학의 다양한 분야에 대한 약속입니다. 이 문서에서는, 우리는 매우 높은 Q의 속삭이는 갤러리 모드 공진기를 기반으로 전자 포토닉스 시스템을 구축하기 위해 실험실에서 사용되는 주요 기법을 제시한다. 최초의 렌즈 나 거울 망원경과 같은 광학 부품 연마하는 데 사용되는 것과 가까운 갈기 - 및 - 폴란드어 기술을 기반 공진기 연마를위한 프로토콜은이 문서에서 설명. 그런 다음, 어느 연마의 품질을 특성화하는 중요한 매개 변수 백색광 간섭계 profilometer 측정 표면 거칠기이다. 공진기에서 빛을 발사하기 위해, 마이크로 미터 범위의 직경 테이퍼 실리카 섬유가 사용됩니다. 이러한 작은 직경에 도달의, 우리는 떨어져 섬유를 뽑아 동시에 컴퓨터 제어 모터를 사용하여 &quot;불꽃 칫솔질&quot;기술, 그리고 테이퍼로 섬유 영역을 가열 토치를 채택한다. 공진기와 테이퍼 섬유는 나중에 파장 스캐닝 레이저를 이용하여 속삭이는 갤러리 모드의 공진 신호를 시각화하기 위해 서로에게 접근하고 있습니다. 커 광학 주파수 빗의 형성이 등거리 스펙트럼 라인으로 만들어진 스펙트럼으로 관찰 될 때까지 공진기, 비선형 현상의 광 출력을 증가시켜 트리거됩니다. 이러한 커 빗 스펙트럼은 과학 기술의 여러 응용 프로그램에 적합한 뛰어난 특성을 가지고. 우리는 매우 안정적인 마이크로 웨이브 주파수 합성에 관련된 응용 프로그램을 고려 GHz의 복합 주파수가 커 빗의 생성을 보여줍니다.

이 5 단계 프로토콜은 전자 광 애플리케이션을위한 매우 높은 품질의 요인 WGM 공진기를 얻을 수 있습니다. 계획 2 대표되는 첫 번째 단계는, 공진기 원하는 형태로 제공하는 것을 목표로하고있다. 여기에 주요 어려움은 그 림 있도록 강하게 기계적 관점에서 구조적 취약성을 선도없이 갇힌 광자를 한정 할 정도로 날카로운 디스크를 생산하는 것입니다. 그것은 크...

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Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

매우 높은 Q의 속삭이는 갤러리 모드 공진기를 기반으로 전자 포토닉스 시스템을 구축하기 위해 실험실에서 개발 한 사용자 정의 방법이 제시되어 있습니다. 이러한 공진기를 얻고 특성화 프로토콜을 자세히 설명하고, 전자 포토닉스의 응용 프로그램을 일부 설명이 제공됩니다.

마이크로 웨이브 포토닉스 시스템 속삭이는 - 갤러리 모드 공진기를 기반으로

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

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16.9K 조회수.  FEMTO-ST Institute. 매우 높은 Q의 속삭이는 갤러리 모드 공진기를 기반으로 전자 포토닉스 시스템을 구축하기 위해 실험실에서 개발 한 사용자 정의 방법이 제시되어 있습니다. 이러한 공진기를 얻고 특성화 프로토콜을 자세히 설명하고, 전자 포토닉스의 응용 프로그램을 일부 설명이 제공됩니다.

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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.

실리카 초고 품질 팩터 Microresonators의 제작

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

연구

공학

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.

갤러리 모드 고분자 마이크로 광 전기장 센서 글린의 개발

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).

광자 크리스탈 느린 경 Waveguides 그리고 안의 공간의 제조 및 특성

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.

Nanodetection에 대한 참조 간섭계의 구현

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.

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

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.

무질서 광 밴드 갭 (photonic bandgap) 재료의 광자 속성을 연구에 전자 레인지 및 유전체 고체의 육안 샘플을 사용하여

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.

초전도 공진기의 제조 및 특성

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).

Microspherical 위스퍼 링 갤러리 모드 공진기에 자극 스톡스와 Antistokes 라만 산란

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.

시간 해결 전자 전도도를 통해 박막 태양 광 재료의 재조합 역학

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.

마이크로 웨이브 포토닉스 시스템 속삭이는 - 갤러리 모드 공진기를 기반으로

요약

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