Analisis efek resonator bentuk poligonal pada nilai Q.

2013-08-09 2022-09-23 miyahara

Penelitian

2013-08-09

Menuju optimalisasi resonator mikro-optik bernilai Q tinggi.

Untuk mencapai pengurungan optik yang lebih baik pada resonator optik mikro, perhatian difokuskan pada fabrikasi resonator optik dengan menggunakan bahan kristal dengan penyerapan optik yang lebih kecil. Laboratorium Tanabe telah mengembangkan metode fabrikasi resonator optik secara langsung dengan menggunakan teknik pertumbuhan kristal yang dikenal sebagai metode alas fusi laser, tetapi telah jelas bahwa bentuk penampang melintangnya adalah poligonal. Dalam studi ini, laboratorium Tanabe menganalisis bagaimana nilai Q dari berbagai mode dalam resonator poligonal berubah dari melingkar ke heksagonal, dan memperjelas panduan untuk memperoleh nilai Q yang lebih tinggi. Kami berfokus pada dua mode, mode galeri berbisik terganggu (WGM) dan kuasi-WGM (Gbr. 1(a) dan (b)): WGM terganggu adalah mode yang mengorbit resonator dengan pantulan total di sepanjang sisi-sisinya, sedangkan kuasi-WGM adalah mode di mana pantulan total terjadi pada setiap sisi resonator. mode di mana pemantulan total terjadi pada setiap permukaan poligon.
Untuk kedua mode ini, jari-jari kelengkungan r dari sudut-sudut resonator heksagonal digunakan sebagai parameter dalam analisis.

Gbr. 1 (a) Mode galeri berbisik yang terganggu. (b) Mode galeri berbisik semu.

Ketika pembulatan sudut divariasikan, panjang gelombang resonansi dari WGM yang terganggu dan quasi-WGM berubah, tetapi kedua mode bersilangan pada sekitar r = 17,7 μm karena laju perubahan yang berbeda (Gbr. 2(a)). Ketika titik persimpangan diperbesar (Gbr. 2(b)), kedua puncak spektral ditemukan sebagai anti-persimpangan, yang mengindikasikan bahwa kedua mode tersebut digabungkan dengan kuat.

Gbr. 2. (a) Variasi frekuensi tengah saat kebulatan sudut (jari-jari kelengkungan sudut) divariasikan.
(b) Tampilan yang diperbesar dari persimpangan Perturbed-WGM dan Quai-WGM, di mana interval mode di antara keduanya adalah 29 GHz.

Kopling yang kuat ini membatasi keberadaan independen dari nilai Q dari kedua mode, seperti yang baru ditemukan dalam penelitian ini. Hasilnya adalah grafik radius sudut kelengkungan versus nilai Q yang ditunjukkan pada Gbr. 3. Bahkan dalam Quasi-WGM, yang diharapkan tidak sensitif terhadap r, nilai Q turun serupa dengan WGM yang terganggu ketika resonator terstruktur secara poligonal oleh kopling dua mode (pada kenyataannya, ada banyak sekali kopling mode).

Gbr. 3: Nilai Q untuk jari-jari kelengkungan sudut-sudut Perturbed-WGM dan quasi-WGM.

Kami menyelidiki apakah mode nilai Q yang tinggi juga bisa ada dalam struktur poligonal dan menemukan bahwa struktur resonator pada dasarnya harus melingkar untuk mendapatkan nilai Q yang tinggi. Oleh karena itu, kami telah mengembangkan metode pemanasan awal untuk mendapatkan sumbu kristal yang memungkinkan kristal tumbuh dalam bentuk melingkar, dan juga berhasil mendapatkan bentuk melingkar yang baik dan meningkatkan nilai Q.

Sebagian dari penelitian ini didanai oleh Program Promosi Penelitian dan Pengembangan Informasi dan Komunikasi Strategis (SCOPE). Penelitian ini juga didukung secara finansial oleh Science and Technology Research Fund (2560018) dan Next Generation Research Project Promotion Programme dari Keio University. Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di Physical Review A 88, 023807 (2013).

Kategori: 研究トピックス

Analisis efek resonator bentuk poligonal pada nilai Q.

Fabrikasi resonator optik mikro menggunakan teknik pertumbuhan kristal.

Konferensi Fotonika IEEE Tomohiro Tetsumoto