Desarrollo de resonadores microópticos toroidales poligonales.

Investigación

Desarrollo de resonadores microópticos toroidales poligonales.

Mover la luz dentro y fuera de los contenedores que atrapan la luz.

En el Laboratorio Tanabe se han realizado resonadores microópticos de silicato que confinan fuertemente la luz en geometrías poligonales. Las estructuras se fabrican mediante una combinación de grabado isotrópico, grabado anisotrópico y reflujo láser, y han llegado a la fase en la que se realizan las mediciones.

Los resonadores convencionales de silicato tienen un rendimiento muy elevado, pero su forma circular dificulta el control de la eficacia de acoplamiento con fibras cónicas. Es de esperar que el resonador octogonal silicatroide tenga una eficacia de acoplamiento estable debido a su gran longitud de acoplamiento, y sus esquinas lisas garantizan un alto rendimiento. El acoplamiento estable es un factor importante para las aplicaciones prácticas, como el peine de frecuencias óptico y la detección de partículas mediante resonadores de silicato.

En este trabajo, (1) se empleó el grabador anisotrópico KOH (hidróxido de potasio) como grabador de la capa de sacrificio de silicio y se combinó con el grabado isotrópico para fabricar la estructura (Fig. 1); se realizó el análisis FDTD y se obtuvo Q = 8,8 × 106. También se comprobó que la eficacia de la adhesión puede controlarse utilizando diferentes piezas de borde y esquina (Fig. 2).

Parte de esta investigación ha sido financiada por el Programa de Fomento de la I+D en Información y Comunicaciones Estratégicas (SCOPE). También contó con el apoyo de la Toray Science and Technology Research Grant y el Keio University Next Generation Research Project Promotion Programme.

Fig. 1: Procedimiento de fabricación de los resonadores microópticos poligonales de silicato.
Fig. 1: Procedimiento de fabricación de los resonadores microópticos poligonales de silicato.

(a) Proceso de fabricación de un micro-resonador óptico convencional de silicato (b) Micrografía óptica del proceso hasta la formación del poste de silicio octogonal (vista superior). El poste de silicona es visible porque el cristal es transparente. (c) Resonador microóptico octogonal de silicato con guía de ondas formada por reflujo láser.

Figura 2: Coeficiente de acoplamiento en función de la distancia entre el resonador y la fibra.
Figura 2: Coeficiente de acoplamiento en función de la distancia entre el resonador y la fibra.

Los puntos rojos son cuando se utiliza el borde del resonador para el acoplamiento y los puntos verdes son cuando se utiliza la esquina del resonador para el acoplamiento. A pesar de ser el mismo resonador, los coeficientes de acoplamiento son muy diferentes. Esto permite controlar la eficacia del acoplamiento, que antes sólo se podía controlar mediante el ajuste nanométrico de la separación, también por los puntos de contacto.

Los resultados se publican en Applied Physics Letters 101, 121101 (2012).