分析多角形諧振器對 Q 值的影響。
研究
分析多角形諧振器對 Q 值的影響。
邁向優化高 Q 值微光諧振器。
為了在微型光學共振器中實現更好的光局限性,人們將注意力集中在使用光吸收較小的結晶材料製造光學共振器上。Tanabe 實驗室已開發出一種利用稱為雷射熔融基座法的晶體生長技術直接製造光學諧振器的方法,但其截面形狀明顯呈多角形。在本研究中,Tanabe 實驗室分析了多角形諧振器中的模式 Q 值如何從圓形變為六角形,並明確了獲得更高 Q 值的準則。我們將焦點放在兩種模式上:擾動鳴廊模式 (WGM) 與準 WGM (圖 1(a) 與 (b)):擾動鳴廊模式是沿著共振器的邊緣進行全反射的軌道模式,而準 WGM 則是在共振器的每個邊緣進行全反射的模式。模式,全反射發生在多邊形的每個面上。
對於這兩種模式,六角形諧振器四角的曲率半徑 r 被用作分析中的參數。

圖 1 (a) Perturbed whispering gallery mode.(b) Quasi whispering gallery mode.

圖 2. (a) 角的圓度(角的曲率半徑)變化時中心頻率的變化。.
(b) Perturbed-WGM 與 Quai-WGM 的交點放大圖,兩者的模式間距為 29 GHz。
此強耦合限制了兩個模式 Q 值的獨立存在,這是本研究新發現的。結果就是圖 3 所示的曲率角半徑與 Q 值之間的關係圖。即使在預期對 r 不敏感的 Quasi-WGMs 中,當諧振器是由兩個 (事實上有無數個) 模式耦合而成的多角形結構時,Q 值的下降情況與擾動 WGMs 相似。

圖 3:Perturbed-WGM 和准 WGM 角曲率半徑的 Q 值。.
我們研究了高 Q 值模式是否也可以存在於多邊形結構中,並發現諧振器結構基本上需要呈圓形才能獲得高 Q 值。因此,我們開發了一種預熱方法來獲得晶體軸心,讓晶體成圓形生長,也成功獲得了良好的圓形,並改善了 Q 值。
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