高Q值联运耦合的时域测量。

2015-11-18 2022-09-23 miyahara

研究

2015-11-18

高Q值联运耦合的时域测量。

迈向光子记忆实现的第一步。

耦合谐振器是通过光相互耦合的微型光学谐振器系统，长期以来一直被积极研究，作为可以作为各种应用的平台的元件，如慢速灯、传感器和激光器。然而，如果可以观察和控制耦合谐振器的瞬态行为，它将为 "动态 "应用开辟道路，例如光缓冲器、光开关和量子信息处理。研究的重点是耦合谐振器的 "静态 "性质。

在这一背景下，本工作提出了一项关于超高强度的研究。Q价值（>10⁷)时域中的共振模式之间的耦合。这种高Q这是第一次在时域中处理值为1的共振模式之间的耦合。当谐振模式彼此强烈耦合时，光能在它们之间来回移动（能量振荡）。使用具有超高Q值的谐振模式的好处是，这些能量振荡的数量增加，使其更容易观察和控制。此外，本研究在单个谐振器中使用顺时针（CW：Clockwise）和逆时针（CCW：Counter-clockwise ）模式之间的耦合，这就不需要严格控制谐振器之间的距离和谐振波长，而这在传统的耦合谐振器系统中是需要的，并且可以用简单的设置进行实验。这使得实验可以在简单的设置下进行。

图1(a)所开发的数值模型的示意图和主方程。(b)计算出的CW（蓝色）和CCW（红色）模式下的光能。插图显示了腔体传输光谱（蓝色）和输入脉冲的傅里叶变换光谱（绿色）。计算结果是(卡帕, 伽马₀, 伽马_锥度输入信号是一个脉宽为10纳秒的矩形脉冲。

图1（a）显示了实验的数学模型：CW模式(a_妇产科)和CCW模式(a_刑法)是耦合率卡帕互相交换能量的频率与谐振器的频率相当。并联时，每个模式都有一个谐振器的固有损耗率伽马₀和对纤维的损失率伽马_锥度能量会逐渐丧失，由因此，可观察到的能量转移的数量是伽马 = 卡帕/(伽马_{0 +} 伽马_锥度)，其中CW和CW模式的能量交替振荡和衰减。根据模型计算出的理论能量振荡波形如图1(b)所示，可以看到CW和CW模式的能量交替振荡和衰减。应该指出的是，在这项研究中，超高的Q因为使用的是价值模式，所以伽马₀和伽马_锥度变得更小，并且伽马可以达到~13的大值。

图2(a) 采用两根锥形纤维的实验装置示意图。(b) 观察CW（蓝色）和CCW（红色）模式之间能量振荡的实验结果。注意，CW和CCW信号的时序是通过测量两个信号之间的延迟来校准的。

图2(a)是实验的图像。图2（b）显示了实验结果。结果显示，CW模式的能量（蓝色实线）和CCW模式的能量（红色实线）交替震荡。能量振荡的周期和衰减率与从频域测量中计算出的结果有极高的一致性，从而证实了振荡是由一个超高的Q可以得出结论，这是由于CW和CCW模式之间的耦合造成的。目前的结果对于超高的Q这是迈向动态控制价值谐振器之间耦合的第一步。

本研究的部分内容由科学研究补助金（15H05429）支持。它还得到了文部科学省（MEXT）"庆应义塾大学领先研究生院（全面型）：科学促进超成熟社会的发展 "的拨款支持。

这一成就的取得，得益于 Opt.Express，第23卷，第24号，第30851-30860（2015）。这些信息发表在