Herstellung von mikrooptischen Resonatoren durch Kristallzüchtung.

Im Tanabe-Labor werden optische Mikroresonatoren mit Hilfe von Kristallzüchtungsverfahren hergestellt. Bislang wurden Resonatoren aus Silizium und Siliziumdioxid hergestellt, doch in letzter Zeit haben dielektrische Kristallmaterialien an Aufmerksamkeit gewonnen. Denn mikrooptische Resonatoren aus kristallinen Materialien können durch elektrooptische Effekte Modulation und leistungsstarken optischen Einschluss realisieren und sollen zur Entwicklung hocheffizienter optischer Signalverarbeitung und zur Forschung im Bereich der Quanteninformationsverarbeitung beitragen. In dieser Studie wurden mikrooptische Resonatoren mit einer Kristallzüchtungstechnik namens Laser heated pedestal growth (LHPG) hergestellt.

Das LHPG-Verfahren wurde für die Herstellung eines Faserlasers entwickelt, und der Kernpunkt der Technik war die Herstellung eines Kristallstabs mit einem glatten und gleichmäßigen Durchmesser. Es ist uns jedoch gelungen, einen Teil des Stabes herzustellen, der den Durchmesser ändert und das Licht einfängt, indem wir die Zuggeschwindigkeit des Kristalls in der Mitte des Stabes ändern. Dies ist der weltweit erste Versuch, einen mikrooptischen Resonator nach dem LHPG-Verfahren herzustellen. (Abb. 1)

In dieser Studie wurde ein hochleistungsfähiger mikrooptischer Resonator mit einem Q-Wert von 1,6×104, der die Leistung des Lichteinschlusses darstellt, aus Saphir hergestellt (Abb. 2). In Zukunft wollen wir die Leistung weiter verbessern, indem wir das Modenvolumen und die Oberflächenrauhigkeit verringern.

Ein Teil dieser Forschung wurde durch das Programm zur Förderung von Forschung und Entwicklung im Bereich der strategischen Information und Kommunikation (SCOPE) finanziert. Die Forschung wurde auch vom Science and Technology Research Fund (2560018) und dem Next Generation Research Project Promotion Programme der Keio Universität finanziell unterstützt.