Développement de résonateurs micro-optiques toroïdaux polygonaux.

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Développement de résonateurs micro-optiques toroïdaux polygonaux.

Faire entrer et sortir la lumière des récipients qui la piègent.

Au laboratoire Tanabe, des résonateurs micro-optiques silicatroïdes qui confinent fortement la lumière ont été réalisés dans des géométries polygonales. Les structures sont fabriquées par une combinaison de gravure isotrope, de gravure anisotrope et de refusion au laser, et ont atteint le stade où les mesures sont effectuées.

Les résonateurs silicatroïdes classiques ont des performances très élevées, mais leur forme circulaire rend difficile le contrôle de l'efficacité du couplage avec des fibres coniques. On peut s'attendre à ce que le résonateur silicatroïde octogonal nouvellement développé ait une efficacité de couplage stable en raison de sa grande longueur de couplage, et ses coins lisses garantissent une haute performance. Un couplage stable est un facteur important pour les applications pratiques telles que le peigne de fréquence optique et la détection de particules à l'aide de résonateurs silicatroïdes.

Dans ce travail, (1) l'agent de gravure anisotrope KOH (hydroxyde de potassium) a été utilisé comme agent de gravure de la couche sacrificielle de silicium et combiné à une gravure isotrope pour fabriquer la structure (Fig. 1) ; une analyse FDTD a été réalisée et Q = 8,8 × 106 a été obtenu. Il a également été constaté que l'efficacité du collage peut être contrôlée en utilisant différentes parties de bord et de coin (Fig. 2).

Une partie de cette recherche a été financée par le programme de promotion de la R&D en matière d'information stratégique et de communications (SCOPE). Il a également été soutenu par la bourse de recherche Toray Science and Technology et le programme de promotion des projets de recherche de nouvelle génération de l'université Keio.

Fig. 1 : Procédure de fabrication des résonateurs micro-optiques silicatroïdes polygonaux.
Fig. 1 : Procédure de fabrication des résonateurs micro-optiques silicatroïdes polygonaux.

(a) Processus de fabrication d'un résonateur micro-optique silicatroïde classique (b) Micrographie optique du processus jusqu'à la formation du poteau octogonal en silicium (vue de dessus). Le poteau en silicium est visible car le verre est transparent. (c) Résonateur micro-optique octogonal en silicatroïde avec guide d'ondes formé par refusion laser.

Figure 2 : Coefficient de couplage en fonction de l'écart entre le résonateur et la fibre.
Figure 2 : Coefficient de couplage en fonction de l'écart entre le résonateur et la fibre.

Les points rouges correspondent à l'utilisation du bord du résonateur pour le couplage et les points verts à l'utilisation du coin du résonateur pour le couplage. Bien qu'il s'agisse du même résonateur, les coefficients de couplage sont très différents. Il est ainsi possible de contrôler l'efficacité du couplage, qui ne pouvait auparavant être contrôlée que par un réglage nanométrique de l'écartement, également par les points de contact.

Les résultats sont publiés dans Applied Physics Letters 101, 121101 (2012).