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Controling the coupling properties of active ultrahigh-Q WGM microcavities from undercoupling to selective amplification

Authors :
E. Le Cren
Vincent Huet
Yannick Dumeige
Thi Kim Ngân Nguyên
Alphonse Rasoloniaina
Patrice Feron
Michel Mortier
L. Michely
Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Télécom Bretagne
Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Matériaux Hybrides et Nanomatériaux (MHN)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)
ANR-10-BLAN-1002,CALIN,Cavités à fort facteur de qualité, guides à modes lents et Lumière lente par Interaction Non linéaire(2010)
ANR-10-BLAN-0312,ORA,Résonateurs optiques et leurs applications(2010)
Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON ( FOTON )
Université de Rennes 1 ( UR1 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie ( ENSSAT ) -Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris ( LCMCP )
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Collège de France ( CdF ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Matériaux Hybrides et Nanomatériaux ( MHN )
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Collège de France ( CdF ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Collège de France ( CdF ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
ANR-10-BLAN-1002,CALIN,Cavités à fort facteur de qualité, guides à modes lents et Lumière lente par Interaction Non linéaire ( 2010 )
Optical resonators and their applications, ORA, ANR2010BLAN0312,Optical resonators and their applications, ORA, ANR2010BLAN0312
Source :
Scientific Reports, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2015, 4 (1), pp.4023. ⟨10.1038/srep04023⟩, Scientific Reports, 2015, 4 (1), pp.4023. ⟨10.1038/srep04023⟩, Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2014, 4, pp.4023. 〈10.1038/srep04023〉
Publication Year :
2014
Publisher :
Nature Publishing Group, 2014.

Abstract

International audience; Ultrahigh-quality (Q) factor microresonators have a lot of applications in the photonics domain ranging from low-threshold nonlinear optics to integrated optical sensors. Glass-based whispering gallery mode (WGM) microresonators are easy to produce by melting techniques, however they suffer from surface contamination which limits their long-term quality factor to a few 10^8 . Here we show that an optical gain provided by erbium ions can compensate for residual losses. Moreover it is possible to control the coupling regime of an ultrahigh Q-factor three port microresonator from undercoupling to spectral selective amplification by changing the pumping rate. The optical characterization method is based on frequency-swept cavity-ring-down- pectroscopy. This method allows the transmission and dispersive properties of perfectly transparent microresonators and intrinsic finesses up to 4.0x10^7 to be measured. Finally we characterize a critically coupled fluoride glass WGM microresonator with a diameter of 220 mm and a loaded Q-factor of 5.3x10^9 is demonstrated.

Details

Language :
English
ISSN :
20452322
Volume :
4
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scientific Reports
Accession number :
edsair.doi.dedup.....1554fb4b3ed374dc36d099c040c96f02