Control de entrada óptica mediante resonadores toroidales octogonales.

Investigación

Control de entrada óptica mediante resonadores toroidales octogonales.

Hacia la estabilización de la entrada óptica de los resonadores microópticos.

En nuestro trabajo anterior, propusimos el control de la entrada óptica mediante la geometría octogonal de micro resonadores ópticos utilizando el análisis FDTD. En este estudio, lo confirmamos experimentalmente y demostramos que la entrada óptica puede controlarse diseñando la forma del resonador.

Figura 1: (a) Fuerza calculada del acoplamiento óptico utilizando la teoría de los modos acoplados.

(b) Micrografía electrónica de un resonador toroidal octogonal.

Los resonadores microópticos de silicato utilizados en este estudio se denominan resonadores de galería de susurros, en los que una fina fibra óptica con un diámetro de 1-2 µm se acerca al resonador para proporcionar la entrada de luz a través de la luz de campo cercano. Aunque este método permite una entrada de luz muy eficaz, tiene el inconveniente de que es vulnerable a las vibraciones mecánicas debido a la necesidad de un microcontrol (sub-μm) del posicionamiento espacial. Por lo tanto, se diseñó y fabricó un resonador para lograr una eficiencia óptima incluso cuando el resonador y las fibras ópticas mecánicamente estables están en contacto. Los resultados se muestran en la Fig. 1. (a) muestra los resultados de los cálculos utilizando la teoría de los modos acoplados, donde el eje horizontal representa la distancia entre el resonador y la fibra óptica (0 nm es el estado de contacto) y el eje vertical representa la fuerza de acoplamiento (entrada) de la luz (cuanto menor sea el valor, más fuerte será el acoplamiento). Esto demuestra que la fuerza del acoplamiento depende de la posición de la entrada de luz.

Los resultados de las mediciones para un resonador toroidal octogonal se muestran en la Fig. 2. El eje horizontal es la distancia entre el resonador y la fibra óptica, mientras que el eje vertical muestra la cantidad de luz que entra (los valores más pequeños son los óptimos). Los resultados muestran que la entrada de luz difiere entre los bordes (rojo) y las esquinas (azul claro), y que la entrada óptima puede conseguirse utilizando los bordes. A partir de estos resultados, se ha propuesto un método de estabilización de la entrada óptica para la aplicación práctica de los micro-resonadores ópticos.

próximamente

Fig. 2: Cambio en la entrada óptica cuando la fibra óptica se acerca al resonador.

Parte de esta investigación ha sido financiada por el Programa de Fomento de la I+D en Información y Comunicaciones Estratégicas (SCOPE).
Los resultados se publican en AIP Advances 5, 057127 (2015).