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Optical bottle microresonators
Progress in Quantum Electronics ( IF 7.4 ) Pub Date : 2019-03-01 , DOI: 10.1016/j.pquantelec.2019.04.001
M. Sumetsky

The optical microresonators reviewed in this paper are called bottle microresonators because their profile often resembles an elongated spheroid or a microscopic bottle. These resonators are commonly fabricated from an optical fiber by variation of its radius. Generally, variation of the bottle microresonator (BMR) radius along the fiber axis can be quite complex presenting, e.g., a series of coupled BMRs positioned along the fiber. Similar to optical spherical and toroidal microresonators, BMRs support whispering gallery modes (WGMs) which are localized inside the resonator due to the effect of total internal reflection. The elongation of BMRs along the fiber axis enables their several important properties and applications not possible to realize with other optical microresonators. The paper starts with the review of the BMR theory, which includes their spectral properties, slow WGM propagation along BMRs, theory of Surface Nanoscale Axial Photonics (SNAP) BMRs, theory of resonant transmission of light through BMR microresonators coupled to transverse waveguides (microfibers), theory of nonstationary WGMs in BMRs, and theory of nonlinear BMRs. Next, the fabrication methods of BMRs including melting of optical fibers, fiber annealing in SNAP technology, rolling of semiconductor bilayers, solidifying of a UV-curable adhesive, and others are reviewed. Finally, the applications of BMRs which either have been demonstrated or feasible in the nearest future are considered. These applications include miniature BMR delay lines, BMR lasers, nonlinear BMRs, optomechanical BMRs, BMR for quantum processing, and BMR sensors.

中文翻译:

光瓶微谐振器

本文中评论的光学微谐振器称为瓶式微谐振器,因为它们的轮廓通常类似于细长的球体或微型瓶。这些谐振器通常由光纤通过改变其半径制成。通常,瓶形微谐振器(BMR)半径沿光纤轴的变化可能非常复杂,例如,一系列耦合的 BMR 沿光纤定位。与光学球面和环形微谐振器类似,BMR 支持回音壁模式 (WGM),由于全内反射的影响,该模式位于谐振器内部。BMR 沿光纤轴的伸长使其具有其他光学微谐振器无法实现的几个重要特性和应用。论文首先回顾了 BMR 理论,其中包括它们的光谱特性、沿 BMR 的慢 WGM 传播、表面纳米级轴向光子学 (SNAP) BMR 理论、光通过与横向波导(微纤维)耦合的 BMR 微谐振器的谐振传输理论、BMR 中的非平稳 WGM 理论以及非线性 BMR。接下来,回顾了 BMR 的制造方法,包括光纤的熔化、SNAP 技术中的光纤退火、半导体双层的滚动、UV 固化粘合剂的固化等。最后,考虑了在最近的将来已经证明或可行的 BMR 的应用。这些应用包括微型 BMR 延迟线、BMR 激光器、非线性 BMR、光机械 BMR、用于量子处理的 BMR 和 BMR 传感器。表面纳米级轴向光子学 (SNAP) BMR 理论、光通过与横向波导(微纤维)耦合的 BMR 微谐振器的谐振传输理论、BMR 中的非平稳 WGM 理论和非线性 BMR 理论。接下来,回顾了 BMR 的制造方法,包括光纤的熔化、SNAP 技术中的光纤退火、半导体双层的滚动、UV 固化粘合剂的固化等。最后,考虑了在不久的将来已经证明或可行的 BMR 的应用。这些应用包括微型 BMR 延迟线、BMR 激光器、非线性 BMR、光机械 BMR、用于量子处理的 BMR 和 BMR 传感器。表面纳米级轴向光子学 (SNAP) BMR 理论、光通过与横向波导(微纤维)耦合的 BMR 微谐振器的谐振传输理论、BMR 中的非平稳 WGM 理论和非线性 BMR 理论。接下来,回顾了 BMR 的制造方法,包括光纤的熔化、SNAP 技术中的光纤退火、半导体双层的滚动、UV 固化粘合剂的固化等。最后,考虑了在最近的将来已经证明或可行的 BMR 的应用。这些应用包括微型 BMR 延迟线、BMR 激光器、非线性 BMR、光机械 BMR、用于量子处理的 BMR 和 BMR 传感器。光通过与横向波导(微纤维)耦合的 BMR 微谐振器的谐振传输理论、BMR 中的非平稳 WGM 理论和非线性 BMR 理论。接下来,回顾了 BMR 的制造方法,包括光纤的熔化、SNAP 技术中的光纤退火、半导体双层的滚动、UV 固化粘合剂的固化等。最后,考虑了在最近的将来已经证明或可行的 BMR 的应用。这些应用包括微型 BMR 延迟线、BMR 激光器、非线性 BMR、光机械 BMR、用于量子处理的 BMR 和 BMR 传感器。光通过与横向波导(微纤维)耦合的 BMR 微谐振器的谐振传输理论、BMR 中的非平稳 WGM 理论和非线性 BMR 理论。接下来,回顾了 BMR 的制造方法,包括光纤的熔化、SNAP 技术中的光纤退火、半导体双层的滚动、UV 固化粘合剂的固化等。最后,考虑了在最近的将来已经证明或可行的 BMR 的应用。这些应用包括微型 BMR 延迟线、BMR 激光器、非线性 BMR、光机械 BMR、用于量子处理的 BMR 和 BMR 传感器。回顾了 SNAP 技术中的纤维退火、半导体双层的滚动、UV 固化粘合剂的固化等。最后,考虑了在最近的将来已经证明或可行的 BMR 的应用。这些应用包括微型 BMR 延迟线、BMR 激光器、非线性 BMR、光机械 BMR、用于量子处理的 BMR 和 BMR 传感器。回顾了 SNAP 技术中的纤维退火、半导体双层的滚动、UV 固化粘合剂的固化等。最后,考虑了在最近的将来已经证明或可行的 BMR 的应用。这些应用包括微型 BMR 延迟线、BMR 激光器、非线性 BMR、光机械 BMR、用于量子处理的 BMR 和 BMR 传感器。
更新日期:2019-03-01
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