Fabrikasi resonator mikro-optik kristal tunggal bernilai Q tinggi dengan pemesinan ultra-presisi.

Resonator optik dikenal sebagai elemen untuk membatasi cahaya dengan menggunakan fenomena resonansi, dan disebut "resonator" dalam bahasa Inggris yang berasal dari kata "cavity" yang berarti rongga dan "resonant" yang berarti resonansi. Ini disebut "resonator" dari "rongga" dan "resonansi" dalam bahasa Inggris. Resonator optik yang paling sederhana membatasi cahaya dengan memantulkannya secara berulang-ulang di antara sepasang cermin. Penelitian kami bertujuan untuk membuat resonator optik yang sangat kecil dan berkinerja tinggi untuk digunakan dalam laser, spektrometer, dan sensor.
Perangkat semacam itu disebut resonator optik mikro bernilai Q tinggi, dan fabrikasinya memerlukan berbagai teknologi canggih, seperti pemrosesan semikonduktor, pemolesan dan pemrosesan laser. Nilai Q di sini mengacu ke indeks performa resonator, dan semakin lama cahaya dapat dibatasi, semakin tinggi nilai Q-nya. Pada umumnya, untuk membuat resonator optik mikro dengan nilai Q yang tinggi, maka perlu memproses bahan kaca, silikon dan fluorida ke tingkat presisi yang sama seperti panjang gelombang cahaya.

Bekerja sama dengan Laboratorium Kakinuma dari Departemen Teknik Desain Sistem, kami telah berhasil untuk pertama kalinya di dunia dalam membuat resonator optik mikro kristal tunggal dengan nilai-Q tinggi dengan nilai-Q melebihi 100 juta dengan menggunakan teknologi pemesinan ultra presisi. Secara tradisional, resonator mikro optik kristal tunggal yang terbuat dari bahan fluorida dan bahan lainnya telah dibuat dengan cara dipoles. Namun, meskipun metode ini dapat mencapai nilai Q yang tinggi, metode ini memiliki masalah, yaitu sulit untuk mengontrol struktur dengan presisi tingkat mikrometer. Kontrol struktur mikro sangat terkait dengan dispersi panjang gelombang dan khususnya penting apabila diterapkan pada teknologi laser sisir frekuensi mikro. Berbagai upaya telah dilakukan untuk membuat resonator optik mikro dengan menggunakan pemesinan presisi, tetapi hal ini dianggap tidak cocok karena masalah kekasaran permukaan. Dalam penelitian ini, struktur kristal bahan fluorida dianalisis dan kondisi pemotongan dioptimalkan untuk mencapai nilai Q yang tinggi dan kemampuan kontrol struktural yang sebanding dengan yang dicapai dengan pemolesan.
Teknik ini memungkinkan fabrikasi elemen resonator mikro-optik berkinerja tinggi yang andal, yang sangat berharga, tidak hanya untuk penelitian dasar, seperti sisir frekuensi mikro, tetapi juga untuk aplikasi industri.