IWAM2013 Takumi Kato e Ryusuke Saito

...Biosensing con microcavità ottiche, F. Vollmer.
Il rilevamento mediante micro-risonatori ottici sta passando dalla fase di misurazione di singole particelle alla fase successiva. Nella direzione della misurazione di singole particelle, le tecniche di "potenziamento dei plasmon", come "l'aumento della sensibilità mediante l'applicazione di un rivestimento metallico (core-shell) al risonatore WGM" e "l'aumento della sensibilità mediante l'induzione locale della risonanza plasmonica avvicinando un pezzo di metallo al risonatore WGM", hanno raggiunto una soglia piuttosto bassa. Il valore di soglia è stato raggiunto a un livello considerevolmente basso dai metodi di "potenziamento del plasmon", come "l'aumento della sensibilità tramite guscio" e "l'induzione locale della risonanza plasmonica ponendo una striscia di metallo vicino al risonatore WGM". Si ritiene che anche l'uso di accoppiamenti prismatici al posto di fibre affusolate abbia aumentato la qualità e la stabilità di questo rilevamento. La prossima direzione è quella della "nanotecnologia del DNA", che potrebbe essere in grado di rilevare le interazioni del DNA. Sfruttando il fatto che combinazioni come A-T G-C sono fortemente legate, si prevede che il DNA a singolo filamento venga rivestito in anticipo su microsfere e che lo spettro di risonanza cambi quando il DNA che si lega esattamente alle microsfere viene attaccato.
ref: F. Vollmer et al, "Rilevamento senza etichetta con microcavità ad alto Q: una revisione dei meccanismi di biosensing per dispositivi integrati". ," Nanophotonics 1, 267(2012).

Microcavità composite e loro applicazioni nel rilevamento termico e nel laser Raman, Bei-Bei Li, Università di Pechino.
L'indice di rifrazione dei silicatroidi aumenta quando vengono riscaldati a causa dell'effetto termo-ottico: un aumento di 1°C modifica l'indice di rifrazione di un fattore 1. Il rivestimento dei toroidi di silice con PMDS altera questo coefficiente di rifrazione e li rende più sensibili al calore, consentendo di utilizzarli per il rilevamento termico. Il rivestimento dei toroidi di silice con PMDS altera questo coefficiente termo-ottico e rende l'indice di rifrazione più sensibile al calore, consentendo di utilizzarli per il rilevamento termico. Il rivestimento viene completato applicando una goccia d'acqua alla fibra conica e portandola in prossimità del toroide. Le vibrazioni molecolari della silice e del PMDS sono diverse, pertanto sono state osservate emissioni Raman differenti. Il grado di emissione sembra essere di circa 1,5 gradi.
ref: Bei-Bei Li et al, "Low-threshold Raman laser from an on-chip, high-Q, polymer-coated microcavity," Opt. Lett. 38,. 1802(2013)

Rilevamento di nanoparticelle singole e Lentivirus mediante risonanza a microcavità, Linbo Shao, Peking.
Le nanoparticelle sono rilevate da silicatroidi rivestiti di PDMS. I metodi convenzionali si basano sulla misurazione della quantità di spostamento della lunghezza d'onda di risonanza (wavelength shift) e della quantità di cambiamento nella divisione del modo (mode splitting), ma il loro svantaggio è che sono rumorosi ed è difficile mostrare un valore costante nel tempo. Si sta quindi cercando di misurare la variazione del valore Q dovuta all'adesione del particolato (mode broading). Questo metodo è molto robusto nel tempo. Il valore del Q è di circa 1,5 gradi.

Conversione ottica della lunghezza d'onda tramite modalità oscura optomeccanica, Chunfua Dong
È noto che l'OMIT si osserva a causa del forte accoppiamento tra risonanze di vibrazioni ottiche e meccaniche; le vibrazioni meccaniche che causano l'OMIT sono classificate come modalità Bright. Si tratta di vibrazioni indotte direttamente dalla luce. Al contrario, le vibrazioni meccaniche in modalità Dark non causano OMIT. Il vantaggio è che non sono direttamente accoppiate alla luce e possono quindi memorizzare le informazioni in modo più stabile. Questi esperimenti sono stati studiati utilizzando microsfere di silice. Hanno dimostrato che è possibile effettuare la conversione della lunghezza d'onda e sono arrivati al punto di competere con il gruppo di Painter. Questo lavoro sembra essere apparso più o meno contemporaneamente all'articolo di Painter su Nat. Comm. (Painter è stato il primo).
ref: Chunhua Dong et al, "Optomechanical Dark Mode", Science 338, 1609 (2012).

Raffreddamento dissipativo dinamico di un risonatore meccanico in optomeccanica fortemente accoppiata, Youg-Chun Liu, Peking
Raffreddamento laser di risonatori silicatroidi mediante vibrazione meccanica. Il raffreddamento laser dei risonatori micro-ottici (solo A nella figura è irradiato) ha un limite elevato di temperatura di raffreddamento a causa della retroazione e del riscaldamento dello scambio. Aggiungendo un laser che induce il raffreddamento (E nella figura), il limite di raffreddamento può essere abbassato dinamicamente di alcuni ordini di grandezza.
ref: Yong-Chun Liu et al, "Dynamic Dissipative Cooling of a Mechanical Resonator in Strong Coupling Optomechanics", Phy. Rev. Lett. 110, 153606(2013).

Un konb di sintonizzazione della dispersione per oscillazioni parametriche a quattro onde basate su risonatori a microbolle, Ming Li
La struttura a bottiglia è realizzata con capillari di silice. Si tratta quindi di un micro-risonatore ottico con struttura cava. La dispersione può essere controllata dallo spessore e dalla forma della parte in silice, e questo è stato ottenuto. Inoltre, è stato dichiarato che è possibile un ulteriore controllo sostituendo la sostanza nella struttura cava con un gas o un liquido. La FWM è stata effettivamente generata, ma non è stato possibile ottenere un pettine ottico a banda larga.
Sono stato informato che la FWM e lo scattering Raman si verificano anche a valori Q relativamente bassi quando si utilizza un laser ns.
ref: Ming Li et al, "Oscillazioni parametriche Kerr e generazione di un pettine di frequenza da risonatori a microbolle di silice compensati dalla dispersione", Optics Express 21, 16908(2013). risonatori di silice compensati", Optics Express 21, 16908(2013).

Microtoroidi deformati ad altissimo Q e loro applicazioni, Xue-Feng Jiang, Pechino.
Quando i silicatroidi sono opportunamente distorti, la loro perdita di radiazione è direzionale. Questo viene utilizzato per realizzare l'accoppiamento nello spazio libero. Si dice che se la deformazione è inferiore a 15%, l'accoppiamento viene mantenuto. Il toroide di silice viene fabbricato in due fasi: viene tagliato con XeF2, una volta trasformato in toroide mediante rifusione laser, e poi tagliato nuovamente con XeF2. La distorsione è causata dal modello fotolitografico.　Fondamentalmente, la ricerca riguarda l'aspetto del rilevamento. L'accoppiamento nello spazio libero è semplice e stabile, ma non molto efficiente.
Questo studio è una struttura asimmetrica ed è altamente associata al caos. È stato anche discusso che le lunghezze d'onda di risonanza sono spostate a causa dell'accoppiamento con il caos, ma questo non è stato ben compreso.
ref: Xue-Feng Jiang et al, "Emissione altamente unidirezionale e laser a bassissima soglia da microcavità On-Chip ad altissima qualità. Adv. Mater. 24, (2012).

Microcavità ottiche ad alta qualità su chip fabbricate con lavorazione laser a femtosecondi, Jintian Lin.
L'irradiazione laser a femtosecondi modifica le proprietà fisiche della silice e accelera la velocità di incisione rispetto all'incisione HF. Questo metodo può essere utilizzato per fabbricare dischi di silice, che possono poi essere sottoposti a rifusione per produrre silicatroidi. Questo metodo è caratterizzato dalla possibilità di realizzare strutture tridimensionali e da una gamma più ampia di materiali: sono state fabbricate anche strutture toroidali in Nd:vetro ed è stato misurato anche il laser. Il team di ricerca non sembrava disporre di un buon ambiente per le misurazioni, per cui si pensava che il valore fosse molto più alto in realtà.
ref: Jintian Lin et al, "Microcavità tridimensionali ad alto Q fabbricate su chip mediante scrittura diretta con laser a femtosecondi. ," Optics Express 20, 10212(2012).