IWAM2013 Takumi Kato und Ryusuke Saito

...Biosensorik mit optischen Mikrokavitäten, F. Vollmer.
Die Sensorik mit mikrooptischen Resonatoren geht von der Messung einzelner Partikel zur nächsten Stufe über. Auf dem Weg zur Messung einzelner Partikel haben "Plasmonenverstärkungs"-Techniken wie "Erhöhung der Empfindlichkeit durch Aufbringen einer Metallschicht (Kern-Schale) auf den WGM-Resonator" und "Erhöhung der Empfindlichkeit durch lokale Induktion der Plasmonenresonanz durch Annäherung eines Metallstücks an den WGM-Resonator" einen recht niedrigen Schwellenwert erreicht. Der Schwellenwert wurde durch "Plasmonenverstärkungs"-Methoden wie "Erhöhung der Empfindlichkeit durch eine Schale" und "lokale Herbeiführung von Plasmonenresonanz durch Anbringen eines Metallstreifens in der Nähe des WGM-Resonators" auf ein recht niedriges Niveau gebracht. Auch die Verwendung prismatischer Kopplungen anstelle von konischen Fasern soll die Qualität und Stabilität dieser Sensorik erhöht haben. Die nächste Richtung ist die "DNA-Nanotechnologie", mit der sich möglicherweise DNA-Wechselwirkungen nachweisen lassen. Unter Ausnutzung der Tatsache, dass Kombinationen wie A-T G-C stark verknüpft sind, wird erwartet, dass einzelsträngige DNA im Voraus auf Mikrokugeln aufgetragen wird und dass sich das Resonanzspektrum ändert, wenn DNA, die genau an die Mikrokugeln bindet, angebracht wird.
ref: F. Vollmer et al, "Label-free detection with high-Q microcavities: a review of biosensing mechanisms for integrated devices. ," Nanophotonics 1, 267(2012).

Komposit-Mikrokavitäten und ihre Anwendungen in der Wärmeerfassung und im Raman-Lasing, Bei-Bei Li, Peking Univ.
Der Brechungsindex von Silicatroiden erhöht sich bei Erwärmung aufgrund des thermooptischen Effekts: ein Anstieg um 1°C verändert den Brechungsindex um den Faktor 1. Die Beschichtung von Toroiden aus Siliziumdioxid mit PMDS verändert diesen thermooptischen Koeffizienten und macht den Brechungsindex wärmeempfindlicher, so dass sie für die Wärmeerfassung eingesetzt werden können. Die Beschichtung erfolgt durch Auftragen eines Wassertropfens auf die sich verjüngende Faser und dessen Annäherung an den Toroid. Die Molekularschwingungen von Siliziumdioxid und PMDS sind unterschiedlich, so dass unterschiedliche Raman-Emissionen beobachtet wurden. Der Grad der Emission scheint etwa 1,5 Grad zu betragen.
ref: Bei-Bei Li et al, "Low-threshold Raman laser from an on-chip, high-Q, polymer-coated microcavity," Opt. Lett. 38,. 1802(2013)

Nachweis von einzelnen Nanopartikeln und Lentiviren mittels Mikrokavitätsresonanz-Broading, Linbo Shao, Peking.
Nanopartikel werden mit PDMS-beschichteten Silikatroiden nachgewiesen. Herkömmliche Methoden beruhen auf der Messung des Betrags der Resonanzwellenlängenverschiebung (Wellenlängenverschiebung) und des Betrags der Änderung der Modenaufspaltung (Modenaufspaltung), aber ihr Nachteil ist, dass sie verrauscht sind und es schwierig ist, einen konstanten Wert über die Zeit zu zeigen. Daher wird versucht, die Änderung des Q-Werts aufgrund der Partikeladhäsion (Mode Broading) zu messen. Diese Methode ist im Zeitverlauf sehr robust. Der Q-Wert des Q-Wertes liegt bei etwa 1,5 Grad.

Optische Wellenlängenumwandlung durch optomechanischen Dark Mode, Chunfua Dong
Es ist bekannt, dass OMIT aufgrund der starken Kopplung zwischen optischen und mechanischen Schwingungsresonanzen beobachtet wird; mechanische Schwingungen, die OMIT verursachen, werden als Bright-Mode klassifiziert. Es handelt sich dabei um Vibrationen, die direkt durch Licht ausgelöst werden. Im Gegensatz dazu verursachen die mechanischen Schwingungen im Dark Mode keine OMIT. Der Vorteil ist, dass sie nicht direkt an das Licht gekoppelt sind und daher die Informationen stabiler speichern können. Diese Experimente wurden mit Mikrokugeln aus Siliziumdioxid durchgeführt. Sie haben gezeigt, dass eine Wellenlängenumwandlung möglich ist, und sie haben den Punkt erreicht, an dem sie mit der Gruppe von Painter konkurrieren. Diese Arbeit scheint etwa zur gleichen Zeit wie Painters Nat. Comm. erschienen zu sein (Painter war der erste).
ref: Chunhua Dong et al, "Optomechanical Dark Mode", Science 338, 1609 (2012).

Dynamische dissipative Kühlung eines mechanischen Resonators in stark gekoppelter Optomechanik, Youg-Chun Liu, Peking
Laserkühlung von silikatroiden Resonatoren durch mechanische Vibration. Bei der Laserkühlung von mikrooptischen Resonatoren (in der Abbildung wird nur A bestrahlt) gibt es aufgrund von Rückwirkung und Auslagerungserwärmung eine hohe Kühltemperaturgrenze. Durch Hinzufügen eines kühlungsinduzierenden Lasers (E im Diagramm) kann die Kühlgrenze dynamisch um einige Größenordnungen gesenkt werden.
ref: Yong-Chun Liu et al, "Dynamic Dissipative Cooling of a Mechanical Resonator in Strong Coupling Optomechanics," Phy. Rev. Lett. 110, 153606(2013).

Ein Dispersionsabstimmungskonb für parametrische Vierwellen-Mischschwingungen auf der Grundlage von Mikroblasenresonatoren, Ming Li
Die Flaschenstruktur wird aus Siliziumdioxid-Kapillaren hergestellt. Es handelt sich also um einen mikrooptischen Resonator mit einer hohlen Struktur. Die Dispersion kann durch die Dicke und Form des Siliziumdioxidteils gesteuert werden, was auch erreicht wurde. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass eine weitere Kontrolle möglich ist, indem die Substanz in der Hohlstruktur durch ein Gas oder eine Flüssigkeit ersetzt wird. FWM wurde tatsächlich erzeugt, aber ein solcher breitbandiger optischer Kamm wurde nicht erreicht.
Mir wurde mitgeteilt, dass FWM und Raman-Streuung auch bei relativ niedrigen Q-Werten auftreten, wenn ein ns-Laser verwendet wird.
ref: Ming Li et al, "Kerr parametric oscillations and frequency comb generation from dispersion compensated silica micro-bubble Resonatoren", Optics Express 21, 16908(2013).

Ultrahigh-Q deformed microtoroids and their applications, Xue-Feng Jiang, Peking.
Wenn Silikatroide in geeigneter Weise verzerrt werden, ist ihr Strahlungsverlust gerichtet. Dies wird genutzt, um die Kopplung im freien Raum zu realisieren. Sie sagen, dass die Kopplung erhalten bleibt, wenn die Verformung weniger als 15% beträgt. Der Siliziumdioxid-Toroid wird in zwei Schritten hergestellt: Er wird mit XeF2 geschnitten, einmal durch Laser-Reflow zu einem Toroid geformt und dann erneut mit XeF2 geschnitten. Die Verzerrung wird durch das fotolithografische Muster verursacht.　Im Grunde geht es bei der Forschung um den Aspekt der Sensorik. Die Kopplung im freien Raum ist einfach und stabil, aber nicht sehr effizient.
Bei dieser Studie handelt es sich um eine asymmetrische Struktur, die eng mit dem Chaos verbunden ist. Es wurde auch erörtert, dass die Resonanzwellenlängen durch die Kopplung mit dem Chaos verschoben werden, was jedoch nicht gut verstanden wurde.
ref: Xue-Feng Jiang et al, "Highly Unidirectional Emission and Ultralow-Threshold Lasing from On-Chip Ultrahigh-Q Microcavities. ," Adv. Mater. 24, (2012).

Optische On-Chip-Mikrokavitäten mit hoher Qualität, hergestellt durch Femtosekunden-Laserbearbeitung, Jintian Lin.
Die Femtosekunden-Laserbestrahlung verändert die physikalischen Eigenschaften von Siliziumdioxid und beschleunigt die Ätzrate gegenüber dem HF-Ätzen. Dies kann zur Herstellung von Siliziumdioxid-Scheiben genutzt werden, die dann zur Herstellung von Silikatroiden reflowed werden können. Diese Methode zeichnet sich durch die Möglichkeit dreidimensionaler Strukturen und eine breitere Palette von Materialien aus: Es wurden auch toroidale Strukturen aus Nd:Glas hergestellt, und es wurde auch Laserlicht gemessen. Das Forschungsteam hatte offenbar keine gute Umgebung für die Messungen, so dass man davon ausging, dass der Wert in Wirklichkeit viel höher ist.
ref: Jintian Lin et al, "On-chip three-dimensional high-Q microcavities fabricated by femtosecond laser direct writing. ," Optics Express 20, 10212(2012).