微小球ウィスパリングギャラリーモード共振器で刺激ストークスとAntistokesラマン散乱
Summary
三次光学非線形感受率に関連する非線形現象を効率的に生成するには、Χは（3）三重共鳴シリカマイクロスフィアにおける相互作用は、この論文で提示されています。誘導ラマン散乱（SRS）、および4波が刺激アンチストークスラマン散乱（SARS）を含む混合プロセス：ここで報告相互作用があります。
Abstract
誘電体微小球は、高品質係数ウィスパリングギャラリーモードを介して、時間の長さ（WGM）のために、光と音を閉じ込めることができます。コンパクトなレーザ光源、高感度生化学センサーおよび非線形現象：ガラス微小球は、アプリケーションの巨大な様々なエネルギーのストアとして考えることができます。微小球と連結システムの両方を製造するためのプロトコルが与えられます。ここで説明するカプラーはテーパー状繊維です。三次光学非線形感受率に関連する非線形現象を効率的に生成するには、Χは（3）三重共鳴シリカマイクロスフィアにおける相互作用は、この論文で提示されています。誘導ラマン散乱（SRS）、および4波が刺激アンチストークスラマン散乱（SARS）を含む混合プロセス：ここで報告相互作用があります。キャビティ強化現象の証拠は、ポンプ、信号およびアイドラー間の相関の欠如によって与えられる共振モードがペアを得るために存在しなければなりません信号およびアイドラーの。 hyperparametric振動の場合（4波混合と刺激アンチストークスラマン散乱）では、モードは、エネルギーと運動量保存を果たすと、最後のではなく、少なくともを、良い空間的な重なりを持っている必要があります。
Introduction
ウィスパリングギャラリーモード共振器（WGMR）は非線形現象1-3のしきい値の低減を可能にする2つのユニークな特性、長い光子寿命と小さなモード体積を示しています。ウィスパリングギャラリーモードは、全内部反射によって誘電空気界面に閉じ込められる光モードです。一時的な閉じ込めは、空洞の品質係数Qに関連しているのに対し、小モード容積は、高い空間閉じ込めによるものです。 WGMRは異なる形状を持つことができ、高Q共振器をこのような高品質係数に変換する原子スケールの粗さ、近くにシリカマイクロスフィアの展示など4-6表面張力の空洞を得るのに適した別の製造技術があります。閉じ込めの両方のタイプは大幅にWGMR内部に強力なエネルギーの蓄積に起因する非線形効果のしきい値を減らします。また、連続波（CW）非線形光学を可能にします。
WGMRは番目を使用して記述することができます水素原子7との強い類似の電子の量子数nは、L、M、およびそれらの偏光状態、。球対称は、半径方向と角度依存性で分離することを可能にします。ラジアル溶液はベッセル関数、球面調和8による角度のものによって与えられます。
シリカガラスは、したがって、Χに関連する二次現象は（2）の相互作用が禁止され、中心対称であると。ミクロスフェアの表面に、対称性の反転が破壊され、Χ（2）の現象は、1観察することができます。しかし、二次周波数発生に対する位相整合条件は、関与する波長が非常に異なっており、分散の役割が非常に重要であり得るので、特に、三次周波数発生における等価より問題です。二次相互作用は非常に弱いです。一方、THIのためのQ 3で生成された電力の鱗そのため番目の注文の相互作用Q 4。9で生成された電力の鱗、この作業の焦点は、三次光学非線形感受率であるΧような誘導ラマン散乱（SRS）と刺激Antistokesラマン散乱（SARS）など（3）相互作用、SARS少ない探求相互作用10,11です。チャン12とカミーロ13は、高非線形WGMRなどの材料が、ポンプレーザではなくCWのパルス化されたの液滴を用いた非線形現象の研究を開拓してきました。シリカマイクロスフィア14,10とマイクロトロイド15は、過去数十年間で注目の多くを得て、マイクロ液滴に比べて、より安定かつ堅牢なプラットフォームを提供します。特に、シリカマイクロスフィアは、製造、取り扱いが非常に簡単です。
SRSは、閾値に到達すると十分であるため、容易に、シリカWGMR 14,15で達成することができる純粋なゲイン処理です。この場合、高circulatiWGMR内部強度をngのは、ラマンレーザー発振を保証しますが、パラメトリック発振のために十分ではありません。これらのケースでは、効率的な振動は、エネルギーと運動量保存則と16-18を成就するすべての共振モードの良い空間的な重なり、位相およびモード整合を必要とします。これは、一般的にはSARSとFWMの場合です。
Protocol
Representative Results
Discussion
マイクロスフェアは、コンパクトで効率的な非線形振動子であり、彼らは製造、取り扱いが非常に簡単です。テーパー付き繊維は、結合共振器/からの光を抽出するために使用することができます。 95％までの共鳴造影約3×10 8のQ値を得ることができます。
これらの製造技術の主な制限は、大量生産との統合です。繊維の清潔さは、マイクロスフェアとテーパーの…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche Enrico Fermi
Ente Cassa di Risparmio di Firenze (No. 2014.0770A2202.8861)
Materials
| Optical Fiber | Corning | SMF28 | |
| Fiber coating stripper | Thorlabs | T06S13 | Available from other vendors as well |
| Fiber cleaver | Fitel | S325A | Available from other vendors as well |
| Fusion splicer | Furakawa | S177A-1R | Available from other vendors as well |
| Butane and Oxygen Gas | n/a | any vendor | |
| Microscope tube | Navitar | Zoom 6000 | Modular Kit |
| CCD camera | n/a | N/A | any will fit |
| Monitor | n/a | N/A | any monitor is valid |
| 3-Axis Stage | PI Instruments, Thorlabs, Melles | ||
| Assorted posts and mounts | Thorlabs | Available from other vendors as well | |
| Polarization control | Thorlabs | FPC030 | Available from other vendors as well |
| Attenuator | Throlabs | VOA50 | |
| Photodiode | Thorlabs | PDA400 | discontinued, replaced by PDA10CS-EC |
| Oscilloscope | Tektronix | DPO7104 | |
| Optical spectrum analyzer | Ando | AQ6317B | |
| Erbium Doped Fiber Amplifier | IPG Photonics | EAD-2K-C | |
| Tunable Laser | Yenista | TUNICS |
References
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