'

Оптические мега и микрорезонаторы

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Оптические мега и микрорезонаторы Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью Размер <100 мкм Гигантские оптические резонаторы с аттометровым разрешением Размер – 4 км


Слайд 1

Гравитационные волны Нобелевская премия 1993 года (косвенное подтверждения)


Слайд 2

США (LIGO) - 2.5 антенны 4 км ? 2 + 2 км Франция-Италия Германия-Англия (VIRGO) 3 км (GEO-600) 600м Япония (TAMA) – 300 m Россия: 2 научные группы


Слайд 3

Гравитационные антенны [М.Е.Герценштейн, В.И.Пустовойт // ЖЭТФ, 1962, Т.43, Вып. 2(8), С. 605]


Слайд 4

Чувствительность антенны h+ =10-21 D L=10-21? 4 км = 4?10-18 м D L


Слайд 5


Слайд 6


Слайд 7

Ограничения чувствительности лазерных гравитационных антенн Фазовые шумы измерительного лазера (дробовой шум) Флуктуации радиационного давления 3. Шумы подвеса 4. Шумы зеркал 5. Сейсмические шумы 6. Флуктуации земной гравитации 6. Технические шумы


Слайд 8

Шумы в зеркалах резонаторов l, D n


Слайд 9

Термоупругий шум V.B.Braginsky, M.L.Gorodetsky and S.P.Vyatchanin Phys. Letts A264 (1999) 1.


Слайд 10

Большое множество разнообразных видов шумов, в которых пытаемся разобраться.


Слайд 11

Частотные зависимости основных шумов из зоопарка в зеркалах лазерных гравитационных антенн.


Слайд 12

Большое множество разнообразных видов шумов, в которых пытаемся разобраться.


Слайд 13

1910 Рэлей объясняет акустические эффекты “шепчущей галереи” собора св. Павла в Лондоне 1939 Рихтмайер: добротность может быть очень велика 1977 Ашкин и Джиджич. Узкие резонансы при рассеянии света на каплях 1987 Брагинский и Ильченко. СВЧ кольцевые резонаторы. Добротность 109 Предыстория микрорезонаторов с модами шепчущей галереи


Слайд 14

1989 Брагинский, Городецкий, Ильченко. Оптические микрорезонаторы из плавленого кварца. Добротность 3?108 (Индекс цитирования ISI - 281) 1995 Городецкий, Савченков, Ильченко. Предельная добротность, ограниченная фундаментальными потерями в кварце 8?109 (Индекс цитирования ISI - 289)


Слайд 15

Изготовление Диаметр 10-1000 мкм, добротность 106-1010


Слайд 16

Микросферы в мире OEwaves Inc, (Pasadena CA, USA) L.Maleki's lab (JPL, USA) H.J.Kimble's lab (Caltech, USA) K.Vahala's lab (Caltech, USA) S.Arnold's lab (Polytechnical University New York, USA) C.Tapalian's group (MIT Draper Laboratory, USA) R.Chang's lab (Yale Univ, USA) A. Rosenberger's lab (Oklahoma State Univ., USA) Xponent Photonics Inc, USA H.Wang's lab (Univ. of Oregon, USA) S. Blair's lab, (Univ. of Utah, USA) Nomadics Inc, (Monrovia CA, USA) T. Haensch's lab (LMU, MPQ Muenchen, Germany) O.Benson's lab (Humboldt Univ. Berlin, Germany) S.Haroche's lab (ENS Paris, France) G.Stephan's lab (ENSSAT, Lannion, France) J. Knight's lab (University of Bath, UK) Y.-P.Laine's lab (Helsinki University of Technology, Finland) A.Serpenguezel's lab (Koc University, Turkey) V.Sandoghdar's lab (ETH Zurich, Switzerland) M.Kuwata's lab (University of Tokyo, Japan) K.Hakuta's lab (University of Electro-Communications Tokyo, Japan)


Слайд 17

Прорыв в технологии 2003 … Ильченко, Савченков, Грудинин, Мацко кристаллические резонаторы в JPL. Добротность до 3?1011 2002 Вахала, Киппенберг. Гибридная технология микроторов. Добротность 2?108 2001 … Городецкий, Ильченко Микроторы. Добротность ~107


Слайд 18

ОПТИЧЕСКИЕ МИКРОРЕЗОНАТОРЫ


Слайд 19

Кристаллические микрорезонаторы (И.С.Грудинин, 2006)


Слайд 20

Основные результаты в МГУ 1996. Стабилизация частоты полупроводниковых лазеров с помощью микросфер (совместно с ФИАН и NIST). 1998. Разработана теория оптимальной связи с микрорезонаторами 2000. Теория рассеяния и связи мод в микрорезонаторах 2000. Измерение малых оптических потерь в жидкостях методом погруженного сферического микрорезонатора. 2004. Экспериментальное измерение фундаментальных оптических флуктуаций в микрорезонаторах. 2005. Теоретическое и экспериментальное исследование нестационарных нелинейных эффектов в микросферах. 2006. Квазигеометрическая теория мод шепчущей галереи в произвольных осесиметричных резонаторах 2007. Собственные частоты и добротность в геометрической теории мод шепчущей галереи


Слайд 21

Коммерческие фильтры, модуляторы, СВЧ оптоэлектронные генераторы на основе оптических микрорезонаторов


Слайд 22

Те же термодинамические флуктуации L = 4 км, Q>1013 dl ~ 10-16 -10-18 см D ~ 100 мкм, Q>109 Veff ~10-9 см3, dT ~ 30 мкК df/f ~ 3?10-10


Слайд 23

Спектр терморефрактивных флуктуаций M.L.Gorodetsky and I.S.Grudinin, JOSA B, 21, 697-705 (2004)


Слайд 24

Частотные гребенки Pulsed Laser Spence et al, Optics Letters, 16(1):42–44, January 1991, etc… Частотный спектр Nobel Prize Physics 2005: "for their contributions to the development of laser-based precision spectroscopy, including the optical frequency comb technique" J. Hall T. Hansch


Слайд 25

26 26 Применение частотных гребенок Частотная гребенка может состоять более чем из 10000 лазерных линий! Высокоскоростные линии связи – один канал на одну линию гребенки Прецизионная спектроскопия – Измерение атомных переходов Оптические часы – Точность выше чем у атомных переходов PTB NIST


Слайд 26

Кварцевая пленка (2 мкм) на кремниевой подложке Кварцевые диски после травления в HF Кварцевые диски на ножках после травления XeF2 Изготовление микроторов


Слайд 27

28 28 Микрорезонатор как генератор частотных гребенок Размер: ~ 1м Размер: ~100 мкм Обычная частотная гребенка Микротороид 10000 раз меньше


Слайд 28

Del’Haye, et al. Nature, 2007 Savchenkov et al. PRL 2008 Grudinin et al. Opt. Letts, 2009 Agha, et al. Opt. Express, 2009


Слайд 29

30 30 Пример использования: Поиск экзопланет ESO Очень Большой Телескоп (VLT) в Чили Спектрометр X-Shooter (Мюнхен) Спектр гребенки микрорезонатора (расстояние 83 ГГц) на эшелете спектрометра


Слайд 30

Измерение механических смещений на квантовом уровне Резонанс зависит от положения струны: Броуновское движение Переносится в оптический спектр: Чувствительность: 0.25 фм/Гц1/2


×

HTML:





Ссылка: