Sviluppo di risonatori micro-ottici toroidali poligonali.

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Sviluppo di risonatori micro-ottici toroidali poligonali.

Spostare la luce all'interno e all'esterno di contenitori che intrappolano la luce.

Nel Laboratorio Tanabe sono stati realizzati risonatori micro-ottici silicatroidi che confinano fortemente la luce in geometrie poligonali. Le strutture sono state fabbricate mediante una combinazione di incisione isotropica, incisione anisotropica e rifusione laser e sono arrivate alla fase di misurazione.

I risonatori silicatroidi convenzionali hanno prestazioni molto elevate, ma la loro forma circolare rende difficile controllare l'efficienza di accoppiamento con le fibre coniche. Il risonatore ottagonale di nuova concezione dovrebbe avere un'efficienza di accoppiamento stabile, grazie alla sua lunga lunghezza di accoppiamento, e i suoi angoli lisci garantiscono prestazioni elevate. L'accoppiamento stabile è un fattore importante per le applicazioni pratiche, come il pettine ottico di frequenza e il rilevamento di particelle con i risonatori silicatroidi.

In questo lavoro, (1) il mordenzante anisotropo KOH (idrossido di potassio) è stato utilizzato come mordenzante dello strato sacrificale di silicio e combinato con l'incisione isotropa per fabbricare la struttura (Fig. 1); l'analisi FDTD è stata eseguita e si è ottenuto Q = 8,8 × 106. È stato inoltre riscontrato che l'efficienza dell'incollaggio può essere controllata utilizzando diverse parti del bordo e dell'angolo (Fig. 2).

Parte di questa ricerca è stata finanziata dal Programma di promozione della ricerca e sviluppo in materia di informazione e comunicazione (SCOPE). È stata inoltre sostenuta dal Toray Science and Technology Research Grant e dal Keio University Next Generation Research Project Promotion Programme.

Fig. 1: Procedura di fabbricazione dei risonatori micro-ottici poligonali in silicatroide.
Fig. 1: Procedura di fabbricazione dei risonatori micro-ottici poligonali in silicatroide.

(a) Processo di fabbricazione di un risonatore micro-ottico silicatroide convenzionale (b) Micrografia ottica del processo fino alla formazione del palo ottagonale di silicio (vista dall'alto). Il perno di silicio è visibile perché il vetro è trasparente. (c) Risonatore micro-ottico ottagonale in silicatroide con guida d'onda formata per rifusione laser.

Figura 2: Coefficiente di accoppiamento in funzione della distanza tra risonatore e fibra.
Figura 2: Coefficiente di accoppiamento in funzione della distanza tra risonatore e fibra.

I punti rossi si riferiscono all'accoppiamento con i bordi del risonatore, mentre i punti verdi si riferiscono all'accoppiamento con gli angoli del risonatore. Nonostante si tratti dello stesso risonatore, i coefficienti di accoppiamento sono molto diversi. Ciò consente di controllare l'efficienza di accoppiamento, che in precedenza poteva essere controllata solo con una regolazione nanometrica della distanza, anche dai punti di contatto.

I risultati sono pubblicati in Applied Physics Letters 101, 121101 (2012).