Stimulé Stokes et antistokes Raman Scattering dans microsphériques Galerie Whispering mode Resonators

Whispering résonateurs en mode galerie (WGMR) montrent deux propriétés uniques, une longue durée de vie des photons et un petit volume de mode qui permettent la réduction du seuil des phénomènes non linéaires ^1-3. Whispering modes de galerie sont des modes optiques qui sont confinés à l'interface de l'air diélectrique par réflexion interne totale. Le petit volume de mode est due au confinement spatiale élevée alors que le confinement temporel est lié au facteur de qualité Q de la cavité. WGMR peut avoir des géométries différentes et il existe différentes techniques de fabrication appropriées pour obtenir résonateurs haute Q ^4-6 cavités de tension de surface telles que les microsphères de silice présentent près atomique rugosité de l' échelle, ce qui se traduit par des facteurs de qualité. Les deux types de confinement réduisent considérablement le seuil pour les effets non linéaires en raison de l'accumulation d'énergie forte à l'intérieur du WGMR. Elle permet également continues vague (CW) optique non linéaire.

WGMR peut être décrit en utilisant ee nombres quantiques n, l, m et leur état ​​de polarisation, une forte analogie avec l'atome d'hydrogène ^7. La symétrie sphérique permet la séparation dans le sens radial et les dépendances angulaires. La solution radiale est donnée par les fonctions de Bessel, les angulaires par les harmoniques sphériques ^8.

Verre de silice est centrosymétrique et, par conséquent, deuxième phénomènes d'ordre liés à Χ ⁽²⁾ les interactions sont interdits. A la surface de la microsphère, l'inversion de la symétrie est rompue et Χ ⁽²⁾ , on peut observer des phénomènes ^1. Cependant, les conditions d'adaptation de phase pour second ordre génération de fréquence sont plus problématiques que l'équivalent en troisième génération de fréquences de l'ordre, en particulier parce que les longueurs d'onde en jeu sont très différents et le rôle de la dispersion peut être assez importante. Les deuxièmes interactions d'ordre sont extrêmement faibles. Les échelles de puissance générées avec Q ³ , tandis que pour un third pour l' interaction des échelles de puissance générées avec Q ^{4. 9} Pour cette raison, l'objectif de ce travail est le troisième ordre optique susceptibilité non linéaire Χ ⁽³⁾ interactions tels que diffusion Raman stimulée (SRS) et Stimulé antistokes Raman Scattering (SRAS) , étant le SRAS interaction moins explorée ^10,11. Chang ¹² et Campillo ¹³ pionnier des études de phénomènes non linéaires utilisant des gouttelettes de matériaux fortement non linéaires comme WGMR mais le laser de pompe a été puisée au lieu de CW. Microsphères de silice ^14,10 et microtoroids ¹⁵ fourni des plates – formes plus stables et robustes par rapport aux micro-gouttelettes, gagnant beaucoup d'attention au cours des dernières décennies. En particulier, les microsphères de silice sont très faciles à fabriquer et à manipuler.

SRS est un processus de gain pur qui peut être facilement atteint en silice WGMR ^14,15, après avoir atteint un seuil suffisant. Dans ce cas, la haute circulatiintensité à l'intérieur du WGMR ng garantit Raman lasing, mais pour des oscillations paramétriques ne suffit pas. Dans ces cas, les oscillations efficaces nécessitent phase et adaptation de mode, l' énergie et la loi de conservation de l' impulsion et un bon chevauchement spatial de tous les modes de résonance à remplir ^16-18. Tel est le cas pour le SRAS et FWM en général.