माइक्रोवेव फोटोनिक्स सिस्टम फुसफुसा गैलरी मोड Resonators के आधार पर
Summary
अति उच्च क्यू फुसफुसा गैलरी मोड resonators के आधार पर माइक्रोवेव फोटोनिक्स सिस्टम का निर्माण करने के लिए हमारी प्रयोगशाला में विकसित अनुकूलित तकनीक प्रस्तुत कर रहे हैं. इन resonators और प्राप्त करने के लिए चिह्नित करना प्रोटोकॉल का विस्तृत रहे हैं, और माइक्रोवेव फोटोनिक्स में उनके आवेदनों में से कुछ की एक विवरण दिया जाता है.
Abstract
माइक्रोवेव फोटोनिक्स सिस्टम माइक्रोवेव और ऑप्टिकल संकेतों के बीच बातचीत पर मौलिक रूप से निर्भर हैं. इन पद्धतियों अत्यंत ऐसे एयरोस्पेस और संचार इंजीनियरिंग, संवेदन, मैट्रोलोजी, Nonlinear फोटोनिक्स, और क्वांटम प्रकाशिकी के रूप में प्रौद्योगिकी और व्यावहारिक विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों के लिए वादा कर रहे हैं. इस अनुच्छेद में, हम अति उच्च क्यू फुसफुसा गैलरी मोड resonators के आधार पर माइक्रोवेव फोटोनिक्स सिस्टम का निर्माण करने के लिए हमारी प्रयोगशाला में प्रयोग किया जाता प्रिंसिपल तकनीक मौजूद है. पहले इस तरह के लेंस या दूरबीन के दर्पण के रूप में ऑप्टिकल घटकों पॉलिश करने के लिए इस्तेमाल लोगों को करीब एक पीसने और पॉलिश तकनीक पर आधारित है जो गुंजयमान यंत्र चमकाने के लिए प्रोटोकॉल है इस लेख में विस्तृत जानकारी दी. फिर, जो चमकाने की गुणवत्ता को चिह्नित करने के लिए एक प्रमुख मानदंड एक श्वेत प्रकाश interferometric profilometer उपाय सतह खुरदरापन है. गुंजयमान यंत्र में प्रकाश का शुभारंभ करने के लिए, सुक्ष्ममापी रेंज में व्यास के साथ एक पतला सिलिका फाइबर का इस्तेमाल किया जाता है. ऐसे छोटे व्यास तक पहुँचने के लिएहै, हम अलग फाइबर खींचने के लिए एक साथ कंप्यूटर नियंत्रित मोटर्स का उपयोग कर "फ्लेम brushing" तकनीक, और पतला होने के लिए फाइबर क्षेत्र गर्म करने के लिए एक टांका लगाने का यंत्र अपनाने. गुंजयमान यंत्र और पतली फाइबर बाद में एक तरंग दैर्ध्य स्कैनिंग लेजर का उपयोग कर फुसफुसा गैलरी मोड की गूंज संकेत कल्पना करने के लिए एक दूसरे से संपर्क कर रहे हैं. एक केर ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी के गठन समदूरस्थ वर्णक्रमीय लाइनों से बना एक स्पेक्ट्रम के साथ मनाया जाता है जब तक गुंजयमान यंत्र, Nonlinear घटना में ऑप्टिकल शक्ति में वृद्धि से चालू होने वाले हैं. ये केर कंघी स्पेक्ट्रा विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में कई अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं कि असाधारण विशेषताएं हैं. हम अति स्थिर माइक्रोवेव आवृत्ति संश्लेषण से संबंधित आवेदन पर विचार करने और गीगा इंटरमोडल आवृत्ति के साथ एक केर कंघी की पीढ़ी का प्रदर्शन.
Introduction
फुसफुसा गैलरी मोड प्रतिध्वनिकारकों डिस्क या सूक्ष्म या millimetric त्रिज्या 1,2,3,4 के क्षेत्रों रहे हैं. गुंजयमान यंत्र (नैनोमीटर आकार सतह खुरदरापन) लगभग पूरी तरह से आकार का है, बशर्ते कि लेजर प्रकाश आमतौर पर फुसफुसा गैलरी मोड (मुद्रा आपूर्ति संबंधी कार्यकारी दल) के रूप में भेजा जाता है जो अपने eigenmodes, भीतर कुल आंतरिक प्रतिबिंब द्वारा फँसाया जा सकता है. 11-05 अक्टूबर असाधारण उच्च हो सकता है क्यू उनकी गुणवत्ता कारक, 10 7 से लेकर, जबकि उनके मुक्त वर्णक्रमीय रेंज (या इंटरमोडल आवृत्ति), गीगा से की गुंजयमान यंत्र त्रिज्या के आधार पर THz के लिए भिन्न हो सकती हैं. एकत्रीकरण की अपनी अनूठी संपत्ति के लिए और प्रकाश धीमा होने के कारण, महिला ग्रैंड मास्टर ऑप्टिकल resonators कई ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग कार्यों 3 प्रदर्शन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है: फ़िल्टरिंग, प्रवर्धन, समय देरी, आदि. निर्माण प्रौद्योगिकी के निरंतर सुधार के साथ, उनके अभूतपूर्व गुणवत्ता कारकों मैट्रोलोजी या क्वांट में भी अधिक की मांग आवेदन के लिए उपयुक्त बनानेउम आधारित अनुप्रयोगों 6-13.
इन अति उच्च क्यू resonators में, कारावास की छोटी मात्रा, उच्च फोटॉन घनत्व, और लंबे फोटोन जीवनकाल (क्यू के लिए आनुपातिक), केर की तरह, विभिन्न nonlinear प्रभाव के माध्यम से विभिन्न मुद्रा आपूर्ति संबंधी कार्यकारी दल उत्तेजित हो सकता है जो एक बहुत मजबूत प्रकाश मामला बातचीत, प्रेरित उदाहरण 14-19 के लिए रमन, या Brillouin. गैलरी मोड प्रतिध्वनिकारकों फुसफुसा में nonlinear घटना का उपयोग करना अति शुद्ध माइक्रोवेव और अंकों पीढ़ी के लिए एक आशाजनक बदलाव के रूप में प्रस्तावित किया गया था. इस विषय मौलिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों intersects तथ्य यह है कि विषयों की एक विस्तृत श्रृंखला पर इसके बहुत मजबूत संभावित प्रभाव का एक स्पष्ट संकेत है. विशेष रूप से, एयरोस्पेस और संचार इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकियों बहुमुखी माइक्रोवेव और असाधारण जुटना साथ अंकों सिग्नल की जरूरत में वर्तमान में कर रहे हैं. महिला ग्रैंड मास्टर प्रौद्योगिकी मौजूदा या अन्य संभावित तरीकों पर कई फायदे हैं: वैचारिक सादगी, जigher मजबूती, छोटे बिजली की खपत, अब जीवन, हस्तक्षेप करने के लिए प्रतिरक्षा, बहुत कॉम्पैक्ट मात्रा, आवृत्ति बहुमुखी प्रतिभा, आसान चिप एकीकरण, साथ ही माइक्रोवेव और अंकों प्रौद्योगिकियों दोनों के लिए मानक फोटोनिक घटकों की मुख्य धारा को एकीकृत करने के लिए एक मजबूत क्षमता.
एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में, क्वार्ट्ज oscillators के नेविगेशन सिस्टम (विमानों, उपग्रहों, उड़ान, आदि) और पता लगाने प्रणालियों (रडार, सेंसर, आदि) दोनों के लिए महत्वपूर्ण माइक्रोवेव स्रोतों के रूप में घने प्रमुख हैं. हालांकि, यह सर्वसम्मति क्वार्ट्ज oscillators की आवृत्ति स्थिरता प्रदर्शन अपनी मंजिल तक पहुंच रहा है कि आज मान्यता प्राप्त है, और काफी अब और सुधार नहीं होगा. एक ही रेखा के साथ, उनकी आवृत्ति बहुमुखी प्रतिभा सीमित है और मुश्किल से 40 गीगा परे अति स्थिर माइक्रोवेव पीढ़ी के लिए अनुमति देगा. माइक्रोवेव फोटोनिक oscillators के इन सीमाओं को पार करने की उम्मीद कर रहे हैं. दूसरी ओर, संचार में इंजीनियरिंग, माइक्रोवेव फोटोनआईसी oscillators भी वे अभूतपूर्व दक्षता के साथ Lightwave / माइक्रोवेव रूपांतरण प्रदर्शन करेंगे जहां ऑप्टिकल संचार नेटवर्क में प्रमुख घटक होने की उम्मीद कर रहे हैं. उन्होंने यह भी अल्ट्रा फास्ट प्रोसेसिंग जो सक्षम अंकों प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में कॉम्पैक्ट पूर्ण ऑप्टिकल घटकों के मौजूदा रुझान के साथ संगत कर रहे हैं [/ नीचे रूपांतरण, मिश्रण (डी) मॉडुलन, प्रवर्धन, बहुसंकेतन, आदि] के बिना बड़े पैमाने पर हेरफेर करने की जरूरत है (और फिर धीमी गति से) इलेक्ट्रॉनों. फोटॉनों मीडिया nonlinear माध्यम फोटॉनों जहां नियंत्रण कॉम्पैक्ट photonic सर्किट की इस अवधारणा को सीमित optoelectronic के प्रसंस्करण की गति की तुलना में लगभग असीमित ऑप्टिकल बैंडविड्थ से होने वाले टोंटी को नाकाम करना है. ऑप्टिकल संचार प्रणाली भी बहुत clocking (कम चरण शोर समय घबराना कम करने के बराबर है) और बैंडविड्थ (बिट दरों घड़ी आवृत्ति के लिए आनुपातिक वृद्धि) की आवश्यकताओं को संतुष्ट करने के क्रम में अल्ट्रा कम चरण शोर माइक्रोवेव के लिए मांग कर रहे हैं. वास्तव में, में उच्च गति communication नेटवर्क, इस तरह के अति स्थिर oscillators के कई प्रयोजनों (ऊपर / नीचे आवृत्ति रूपांतरण के लिए स्थानीय थरथरानवाला, नेटवर्क तुल्यकालन, वाहक संश्लेषण, आदि) के लिए मौलिक संदर्भ हैं.
महिला ग्रैंड मास्टर resonators में nonlinear घटना भी ऐसी रमन और Brillouin लेज़रों के रूप में अन्य अनुप्रयोगों के लिए अनुसंधान के नए क्षितिज खोल सकते हैं. आम तौर पर, इन घटनाओं ऑप्टिकल गुहाओं और waveguides में nonlinear घटना की व्यापक परिप्रेक्ष्य के भीतर मिला दिया, और यह स्फटिक या सिलिकॉन फोटोनिक्स के लिए एक उपयोगी प्रतिमान है. किया जा सकता है फूल की कुर्सी की तरह मुद्रा आपूर्ति संबंधी कार्यकारी दल में मजबूत कारावास और फोटॉनों बहुत लंबे जीवनकाल भी बात गाढ़ा और क्वांटम भौतिकी में बुनियादी मुद्दों की जांच के लिए परीक्षण बेंच एक उत्कृष्ट प्रदान करते हैं. विद्युत संकेतों में कभी वृद्धि सटीकता के लिए दौड़ भी सर्वोत्कृष्ट सापेक्षता (Lorentz के invariance के लिए परीक्षण) से संबंधित भौतिकी में सवाल, या मूलभूत भौतिक स्थिरांक का माप एक जवाब देने के लिए योगदान देता हैएन डी समय के साथ अपने संभावित विविधता.
इस अनुच्छेद में, क्रिस्टलीय ऑप्टिकल फुसफुसा गैलरी मोड (महिला ग्रैंड मास्टर) प्रतिध्वनिकारकों प्राप्त करने के लिए आवश्यक विभिन्न चरणों का वर्णन कर रहे हैं और उनके लक्षण वर्णन विस्तार से बताया है. इसके अलावा प्रस्तुत इन resonators में जोड़ी लेजर प्रकाश के लिए आवश्यक उच्च गुणवत्ता पतली फाइबर प्राप्त करने के लिए प्रोटोकॉल है. अंत में, माइक्रोवेव फोटोनिक्स, केर कंघी का उपयोग कर अर्थात् अति स्थिर माइक्रोवेव पीढ़ी के क्षेत्र में इन resonators की एक प्रमुख आवेदन प्रस्तुत किया और चर्चा की है.
पहले खंड में, हम विस्तार प्रोटोकॉल अति उच्च क्यू महिला ग्रैंड मास्टर प्रतिध्वनिकारकों प्राप्त करने के लिए पीछा किया. हमारे विधि ऐसे लेंस या दूरबीन के दर्पण के रूप में ऑप्टिकल घटकों पॉलिश करने के लिए प्रयोग किया जाता मानक तकनीक को याद ताजा करती है जो एक पीसने और पॉलिश के दृष्टिकोण पर निर्भर करता है. दूसरे खंड सतह खुरदरापन के लक्षण वर्णन के लिए समर्पित है. हम सतह को मापने के लिए एक गैर संपर्क श्वेत प्रकाश interferometric profilometer उपयोग आरबिखरने प्रेरित नुकसान सतह और इस तरह क्यू कारक प्रदर्शन को कम करने की ओर जाता है जो oughness. यह कदम चमकाने की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए एक महत्वपूर्ण प्रायोगिक परीक्षण है. तीसरे खंड गुंजयमान यंत्र में प्रकाश का शुभारंभ करने के क्रम में निर्माण के साथ सुक्ष्ममापी रेंज में व्यास के साथ एक पतला सिलिका फाइबर का संबंध है. ऐसे छोटे व्यास तक पहुँचने के लिए, हम अलग फाइबर खींचने के लिए एक साथ कंप्यूटर नियंत्रित मोटर्स का उपयोग कर "फ्लेम brushing" तकनीक, और 20 पतला होने के लिए फाइबर क्षेत्र गर्म करने के लिए एक टांका लगाने का यंत्र अपनाने. चौथे खंड में, गुंजयमान यंत्र और पतली फाइबर एक तरंग दैर्ध्य स्कैनिंग लेजर का उपयोग कर फुसफुसा गैलरी मोड की गूंज संकेत कल्पना करने के लिए एक दूसरे से संपर्क कर रहे हैं. हम समान दूरी वर्णक्रमीय लाइनों से बना एक स्पेक्ट्रम के साथ, गुंजयमान यंत्र में ऑप्टिकल शक्ति को बढ़ाने के द्वारा, हम केर ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी के गठन का निरीक्षण तक अरेखीय घटना को ट्रिगर करने के लिए प्रबंधन कैसे, पांचवें खंड में दिखा. ई के रूप मेंऊपर mphasized, इन केर कंघी स्पेक्ट्रा विज्ञान और प्रौद्योगिकी 21-23 दोनों में कई अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं कि असाधारण विशेषताएं हैं. हम जिसका इंटरमोडल आवृत्ति एक अल्ट्रा स्थिर माइक्रोवेव है एक ऑप्टिकल बहु तरंगदैर्ध्य संकेत प्रदर्शन से महिला ग्रैंड मास्टर resonators की सबसे उल्लेखनीय आवेदनों में से एक पर विचार करेगी.
Protocol
Representative Results
Discussion
इस प्रोटोकॉल में उन्हें जोड़े प्रकाश में, उच्च क्यू ऑप्टिकल resonators उत्पादन की अनुमति देता है और विभिन्न माइक्रोवेव फोटोनिक्स अनुप्रयोगों के लिए nonlinear घटना को ट्रिगर.
किसी न किसी पीस का पहला ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
YCK परियोजना NextPhase (ईआरसी STG 278616) के माध्यम से यूरोपीय अनुसंधान परिषद से वित्तीय सहायता को स्वीकार करता है. ANR परियोजना ORA (Blan 031202) से, और: लेखक भी परियोजना SHYRO (10076201 लड़ाई आर एंड टी R-S10/LN-0001-004/DA) के माध्यम से केंद्र में राष्ट्रीय देतुदेस स्पतिअलेस (सीएनईएस, फ्रांस) से समर्थन स्वीकार क्षेत्र डे Franche-Comte, फ्रांस से.
Materials
| Material Name | Company |
| Step motors 50 mm course | Thorlabs |
| 3 axis nanostage | Physik Instrumente |
| TUNICS tunable laser source | Yenista |
| Optical spectrum analyzer APEX | APEX Technologies |
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