Controllo dell'ingresso ottico mediante risonatori toroidali ottagonali.

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Controllo dell'ingresso ottico mediante risonatori toroidali ottagonali.

Verso la stabilizzazione dell'ingresso ottico dei risonatori micro-ottici.

Nel nostro precedente lavoro, abbiamo proposto il controllo dell'ingresso ottico mediante la geometria ottagonale di micro-risonatori ottici utilizzando l'analisi FDTD. In questo studio, abbiamo confermato sperimentalmente questa ipotesi e abbiamo dimostrato che l'ingresso ottico può essere controllato progettando la forma del risonatore.

Fig. 1: (a) Forza calcolata dell'accoppiamento ottico utilizzando la teoria dei modi accoppiati.

(b) Micrografia elettronica di un risonatore toroidale ottagonale.

I risonatori micro-ottici a silicatroide utilizzati in questo studio sono chiamati risonatori a galleria sussurrante, in cui una sottile fibra ottica con un diametro di 1-2 µm viene portata in prossimità del risonatore per fornire l'ingresso della luce attraverso la luce di campo vicino. Sebbene questo metodo consenta un ingresso di luce altamente efficiente, presenta lo svantaggio di essere vulnerabile alle vibrazioni meccaniche a causa della necessità di un micro-controllo (sub-μm) del posizionamento spaziale. Pertanto, è stato progettato e fabbricato un risonatore per ottenere un'efficienza ottimale anche quando il risonatore, meccanicamente stabile, e le fibre ottiche sono in contatto. I risultati sono illustrati nella Fig. 1. (L'asse orizzontale rappresenta la distanza tra il risonatore e la fibra ottica (0 nm è lo stato di contatto) e l'asse verticale rappresenta la forza di accoppiamento (ingresso) della luce (più piccolo è il valore, più forte è l'accoppiamento). Ciò dimostra che la forza dell'accoppiamento dipende dalla posizione dell'ingresso della luce.

La Figura 2 mostra i risultati della misurazione di un risonatore toroidale ottagonale. L'asse orizzontale rappresenta la distanza tra il risonatore e la fibra ottica, mentre l'asse verticale mostra la quantità di luce immessa (i valori più piccoli sono ottimali). I risultati mostrano che l'apporto di luce differisce tra i bordi (rosso) e gli angoli (azzurro) e che l'apporto ottimale può essere ottenuto utilizzando i bordi. Da questi risultati, è stato proposto un metodo per stabilizzare l'ingresso ottico per l'applicazione pratica dei micro-risonatori ottici.

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Fig. 2: Variazione dell'ingresso ottico quando una fibra ottica viene avvicinata al risonatore.

Parte di questa ricerca è stata finanziata dal Programma di promozione della R&S in materia di informazione e comunicazione strategica (SCOPE).
I risultati sono pubblicati in AIP Advances 5, 057127 (2015).