利用晶体生长技术制造微型光学谐振器。

研究

利用晶体生长技术制造微型光学谐振器。

迈向最终的光禁锢

在田边实验室,微型光学谐振器是利用晶体生长技术制造的。 到目前为止,谐振器一直是用硅和二氧化硅制造的,但最近介电晶体材料已经引起了人们的注意。 这是因为晶体材料制成的微光谐振器可以利用电光效应实现调制和高性能的光约束,有望为提高光信号处理的效率和发展量子信息处理研究作出贡献。 在这项研究中,使用一种称为激光加热基座生长(LHPG)的晶体生长技术制造了微型光学谐振器。

LHPG方法是为了生产光纤激光器而开发的,该技术的关键点一直是如何生产出直径光滑、均匀的晶体棒。 然而,我们已经成功地制造了棒子的一部分,通过改变棒子中间的晶体的拉动速度来改变直径并限制光线。 这是世界上第一次尝试用LHPG方法制造一个微型光学谐振器。 (图1)

在这项研究中,使用蓝宝石制造了一个高性能的微型光学谐振器,其Q值为1.6×104,代表了光限制性能(图2)。 在未来,我们计划通过减少模式体积和表面粗糙度来进一步提高性能。

本研究的部分内容由战略信息与通信研发促进计划(SCOPE)资助。 这项研究还得到了科学和技术研究补助金(2560018)和庆应大学下一代研究项目促进计划的财政支持。

图1:使用激光熔合基座法制造微型光学谐振器。

(a) LHPG方法的实验装置。 AL:Axicon透镜,FR:馈电杆,M:金镜,CM:凹面镜(曲率=100毫米),SR:种子杆。 (b) 制作的谐振器的侧视图。 直径为240um。 (c) 使用有限元方法的TM模式的轮廓。 模式体积为Veff = 1.28×10-2 cm3。

图2:光学测量结果

输出光谱随锥形光纤之间的距离和谐振期的变化。 接触时得到Q=1.6×104。 插图显示了使用锥形光纤进行光学测量的实验装置。

这项工作的结果已经发表在《应用物理学通讯》102, 211105(2013)上。