RU2779723C1 - Method for measuring the binding force of stretched optical fibers with a cylindrical microresonator - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring technology.

SUBSTANCE: invention relates to the field of microresonator optical devices, to surface axial nanophotonics (SAN) devices in which optical microresonators of whispering gallery modes and systems of such microresonators are formed on the outer surface of an optical fiber having a cylindrical shape and are excited using stretched microfibers. A method for determining the binding strength of stretched optical fibers with a cylindrical microresonator of a surface axial nanophotonics device is claimed, in which a signal is transmitted to the first stretched optical fiber in optical contact with the microresonator, then the signal through the non-resonant modes of the whispering gallery of the microresonator enters the second stretched optical fiber, while the receiving second stretched optical fiber is in optical contact with the microresonator with its own constriction. The power transfer coefficient from the first stretched fiber to the second is measured, according to which the coupling coefficient for the exciting fiber is determined, while the first and second stretched fibers have a similar shape.

EFFECT: rapid determination of the connection between a stretched optical microfiber and a cylindrical microresonator for arbitrary contact points along the microfiber.

3 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение входит в сферу применения микрорезонаторных оптических устройств и также принадлежит к области волоконной оптики. Оно относится к использованию так называемых устройств поверхностной аксиальной нанофотоники (surface nanoscale axial photonics, SNAP, ПАН), основанных на формировании микрорезонаторов мод шепчущей галереи (МШГ) в цилиндрической области у поверхности оптического волокна [1]. Основой для микрорезонатора ПАН, в отличие от других микрорезонаторов, служит дешевое и доступное кварцевое оптическое волокно, радиус которого контролируется с нанометровой точностью. Благодаря доступности оптических волокон и вариативности их исполнения, устройства ПАН имеют огромный потенциал в области оптических коммуникаций [2], биомедицины [3], сенсоров [4] и т.д. The present invention falls within the field of microcavity optical devices and also belongs to the field of fiber optics. It refers to the use of so-called surface nanoscale axial photonics (SNAP, SAN) devices based on the formation of whispering gallery mode microcavities (WGMs) in a cylindrical region near the optical fiber surface [1]. The basis for the PAN microresonator, unlike other microresonators, is a cheap and affordable quartz optical fiber, the radius of which is controlled with nanometer accuracy. Due to the availability of optical fibers and the variability of their design, PAN devices have great potential in the field of optical communications [2], biomedicine [3], sensors [4], etc.

Одним из перспективных применений является использование таких микрорезонаторов для нелинейной генерации оптических частотных гребенок [5, 6]. Они откроют большие возможности для множества задач, включая спектроскопию [7], высокоточные радары [8] и т.д. Отметим, что экспериментально такие генераторы излучения на микрорезонаторах ПАН пока не были продемонстрированы.One of the promising applications is the use of such microresonators for the nonlinear generation of optical frequency combs [5, 6]. They will open up great opportunities for a variety of tasks, including spectroscopy [7], high-precision radars [8], etc. Note that such radiation generators based on PAN microresonators have not yet been experimentally demonstrated.

Для возбуждения мод шепчущей галереи на поверхности микрорезонаторов ПАН используются растянутые микроволокна. Известно, что растянутые микроволокна могут демонстрировать максимально возможную эффективность при возбуждении микрорезонаторов [9]. Микроволокна изготавливаются из стандартного 125 мкм оптоволокна с помощью нагрева и вытяжки [10]. С волокна частично удаляется вторичная пластиковая оболочка, очищенный участок волокна помещается в керамическую трубочку, а концы закрепляются на подвижных платформах. Нагрев керамической трубочки до температуры плавления осуществляется с помощью СО₂ лазера. После предварительного прогрева волокна внутри трубочки платформы начинают двигаться в одном направлении, но с разной скоростью. Это циклический процесс, так как платформы двигаются сначала в одном, потом в другом направлении вдоль вытяжки волокна. В результате, в зависимости от количества циклов вытяжки, мощности лазера и скоростей подвижных платформ, возможно получать различные микроволокна с разной длиной перетяжки, адиабатичностью, толщиной и силой связи. Stretched microfibers are used to excite whispering gallery modes on the surface of PAN microcavities. It is known that stretched microfibers can demonstrate the highest possible efficiency in excitation of microresonators [9]. Microfibers are made from a standard 125 µm optical fiber using heating and drawing [10]. The secondary plastic sheath is partially removed from the fiber, the cleaned section of the fiber is placed in a ceramic tube, and the ends are fixed on movable platforms. The heating of the ceramic tube to the melting temperature is carried out using a CO ₂ laser. After preheating, the fibers inside the platform tube begin to move in the same direction, but at different speeds. This is a cyclical process, as the platforms move first in one direction, then in the other direction along the fiber drawing. As a result, depending on the number of drawing cycles, the laser power and the speeds of the moving platforms, it is possible to obtain various microfibers with different waist lengths, adiabaticity, thickness and bond strength.

Преимущество растянутого микроволокна для возбуждения микрорезонатора это простота применения. Достаточно просто поднести микроволокно к микрорезонатору для обеспечения достаточной фокусировки входного и выходного лучей. Радиально распределённая мода в перетяжке микроволокна будет распространятся вне волокна и за счёт эффекта нарушенного полного внутреннего отражения возбуждает МШГ в резонаторе. Благодаря конической форме микроволокна можно управлять коэффициентом связи с микрорезонатором, т.е. эффективностью возбуждения микрорезонатора. Для этого достаточно перемещать микроволокно вдоль его оси, меняя точку контакта с резонатором. The advantage of a stretched microfiber for excitation of a microresonator is its ease of use. It is enough just to bring the microfiber to the microresonator to ensure sufficient focusing of the input and output beams. The radially distributed mode in the microfiber waist will propagate outside the fiber and, due to the effect of frustrated total internal reflection, excites the WGM in the resonator. Due to the conical shape of the microfiber, it is possible to control the coupling coefficient with the microresonator, i.e. excitation efficiency of the microresonator. To do this, it is sufficient to move the microfiber along its axis, changing the point of contact with the resonator.

Одной из важнейших проблем и для создания генераторов оптических гребёнок на микрорезонаторах ПАН, и для задач детектирования с помощью микрорезонаторов ПАН для биомедицинских применений, является определение коэффициента связи. Действительно, для задачи создания генераторов гребенок необходимо обеспечить так называемую критическую связь, когда добротность, обусловленная силой связи, совпадает с собственной добротностью микрорезонатора [11], поскольку тогда в резонансных модах будет накоплено максимальное количество энергии. С другой стороны, для применений, связанных с использованием нерезонансных мод, может быть необходима максимальная (а не оптимальная) сила связи. В силу этого, актуальной является задача создания методов определения величины силы связи возбуждающих микроволокон и цилиндрического микрорезонатора, что упростит внедрение микрорезонаторов поверхностной аксиальной фотоники во многие отрасли науки и промышленности.One of the most important problems both for the creation of optical comb generators based on PAN microresonators and for detection problems using PAN microcavities for biomedical applications is the determination of the coupling coefficient. Indeed, for the task of creating comb generators, it is necessary to provide the so-called critical coupling, when the quality factor due to the coupling strength coincides with the intrinsic quality factor of the microresonator [11], since then the maximum amount of energy will be accumulated in resonant modes. On the other hand, for non-resonant mode applications, maximum (rather than optimal) coupling strength may be required. Because of this, the problem of creating methods for determining the coupling strength of exciting microfibers and a cylindrical microresonator is topical, which will simplify the introduction of surface axial photonics microresonators in many branches of science and industry.

Уровень техникиState of the art

К настоящему времени предложено два способа, позволяющих характеризовать силу связи между возбуждающими элементами и микрорезонатором. Так, в [12] для оценки связи предлагается измерять пропускание от ширины линии резонанса, а минимум пропускания в зависимости от ширины линии резонанса будет достигаться при критической связи. Такой метод, реализованный для микрорезонаторов в виде микросфер, также может быть использован и для цилиндрических микрорезонаторов. Этот метод является стандартным и широко используется для оптимизации систем заведения [11]. Основным недостатком этого метода является то, что его помощью можно определить, когда связь является критической, но невозможно определить, какова ее величина для произвольной системы в конкретный момент, не производя измерения пропускания и ширины линии в зависимости от расстояния между возбуждающим элементом и микрорезонатором.To date, two methods have been proposed that make it possible to characterize the strength of the coupling between the exciting elements and the microresonator. Thus, in [12], to evaluate the coupling, it is proposed to measure the transmission from the width of the resonance line, and the minimum of transmission depending on the width of the resonance line will be achieved at critical coupling. This method, implemented for microsphere microresonators, can also be used for cylindrical microresonators. This method is standard and is widely used to optimize the establishment systems [11]. The main disadvantage of this method is that it can be used to determine when the coupling is critical, but it is impossible to determine what its value is for an arbitrary system at a particular moment without measuring the transmission and linewidth depending on the distance between the exciting element and the microresonator.

Другой метод, описанный в [13], специфичен для цилиндрических микрорезонаторов ПАН. Он позволяет определять силу связи в цилиндрическом микрорезонаторе. Для этого используется формализм матрицы рассеяния и подход описания мод шепчущей галереи в микрорезонаторах ПАН [14]. В этом методе для определения силы связи необходимо измерить спектры пропускания системы микроволокно - микрорезонатор для разных положений точки контакта вдоль оси микрорезонатора x. Далее, используя модель для описания спектров пропускания на основе стационарного уравнения Шредингера [15], методом подбора параметров определяются локальные параметры связи, в том числе и коэффициент связи. Недостатком этого метода является сложность и трудозатратность, отсутствие единственности решения при подборе локальных параметров.Another method described in [13] is specific to cylindrical PAN microresonators. It allows you to determine the coupling strength in a cylindrical microresonator. For this, the formalism of the scattering matrix and the approach of describing whispering gallery modes in PAN microcavities are used [14]. In this method, to determine the bonding strength, it is necessary to measure the transmission spectra of the microfiber-microresonator system for different positions of the contact point along the x axis of the microresonator. Further, using a model for describing the transmission spectra based on the stationary Schrödinger equation [15], the local coupling parameters, including the coupling coefficient, are determined by the method of parameter selection. The disadvantage of this method is the complexity and labor costs, the lack of uniqueness of the solution in the selection of local parameters.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача изобретения - создание простого способа измерения силы связи растянутых оптических волокон с цилиндрическим микрорезонатором. The objective of the invention is to create a simple method for measuring the strength of the connection of stretched optical fibers with a cylindrical microresonator.

Техническим результатом является возможность быстрого определения связи между растянутым оптическим микроволокном и цилиндрическим микрорезонатором для произвольных точек контакта вдоль микроволокна. Это позволяет в том числе определять положение микроволокна, необходимое для достижения критической связи, что необходимо в задачах создания генераторов излучения на основе микрорезонаторов. The technical result is the ability to quickly determine the connection between a stretched optical microfiber and a cylindrical microresonator for arbitrary contact points along the microfiber. This makes it possible, among other things, to determine the position of the microfiber necessary to achieve critical coupling, which is necessary in the problems of creating radiation generators based on microcavities.

Поставленная задача решается в способе определения силы связи растянутых оптических волокон с цилиндрическим микрорезонатором устройства поверхностной аксиальной нанофотоники. В способе подают излучение в первое растянутое оптическое волокно, находящееся в оптическом контакте с микрорезонатором. Далее сигнал через нерезонансные моды шепчущей галереи микрорезонатора поступает во второе растянутое оптическое волокно, при этом принимающее второе растянутое оптическое волокно находится в оптическом контакте с микрорезонатором своей перетяжкой (максимально тонкой областью). Далее измеряют коэффициент передачи мощности из первого растянутого волокна во второе, по которому определяют коэффициент связи для возбуждающего микроволокна. The problem is solved in a method for determining the strength of the connection of stretched optical fibers with a cylindrical microresonator device for surface axial nanophotonics. In the method, radiation is supplied to the first stretched optical fiber, which is in optical contact with the microresonator. Further, the signal through the non-resonant modes of the whispering gallery of the microcavity enters the second stretched optical fiber, while the receiving second stretched optical fiber is in optical contact with the microcavity with its waist (the thinnest region). Next, the power transfer coefficient from the first stretched fiber to the second is measured, which determines the coupling coefficient for the exciting microfiber.

При этом первое и второе растянутые волокна имеют подобную форму, а именно, характеризуются постоянным отношением толщин

где функции

и

коэффициенты связи растянутых волокон.In this case, the first and second stretched fibers have a similar shape, namely, they are characterized by a constant ratio of thicknesses

where functions

and

coupling coefficients of stretched fibers.

При этом в качестве возбуждающего и принимающего растянутых микроволокон могут использоваться идентичные по форме микроволокна.In this case, microfibers identical in shape can be used as exciting and receiving stretched microfibers.

Также, для учета потерь в растянутых микроволокнах предварительно измеряют коэффициент передачи мощности из первого микроволокна во второе, когда они находятся в непосредственном контакте.Also, to take into account losses in stretched microfibers, the power transfer coefficient from the first microfiber to the second one is preliminarily measured when they are in direct contact.

Простота метода обуславливается тем, что значение силы связи может быть получено всего по двум измерениям для двух точек контакта заводящего растянутого волокна – в перетяжке и в интересующей нас точке, что также ускоряет возможность определения связи между растянутым оптическим микроволокном и цилиндрическим микрорезонатором.The simplicity of the method is due to the fact that the value of the coupling strength can be obtained from only two measurements for two points of contact of the leading stretched fiber - at the waist and at the point of interest to us, which also speeds up the possibility of determining the connection between the stretched optical microfiber and the cylindrical microresonator.

В способе используются два вытянутых микроволокна, находящихся в контакте с возбуждаемым микрорезонатором, и измеряется сигнал, который вышел из первого микроволокна, зашел в моды шепчущей галереи микрорезонатора, испытал распространение по цилиндрическому микрорезонатору, и затем вышел во второе. При этом принимающее микроволокно касается микрорезонатора своей перетяжкой.The method uses two elongated microfibers in contact with an excited microresonator and measures the signal that has exited the first microfiber, entered the whispering gallery modes of the microcavity, propagated through the cylindrical microresonator, and then exited the second. In this case, the receiving microfiber touches the microresonator with its constriction.

В точке контакта первого микроволокна излучение переходит из него и начинает распространяться в микрорезонаторе. При этом в зависимости от длины волны возбуждающего излучения возможно возбуждение как резонансных мод шепчущей галереи, которые локализованы в некоторой области вблизи точки возбуждения, так и мод шепчущей галереи нерезонансных, распространяющихся с произвольной скоростью от точки возбуждения. Таких мод существенно больше, чем резонансных, поэтому большая часть энергии при произвольно выбранной длине волны излучения будет попадать именно в такие моды. At the point of contact of the first microfiber, the radiation passes from it and begins to propagate in the microcavity. In this case, depending on the wavelength of the exciting radiation, it is possible to excite both resonant whispering gallery modes, which are localized in a certain region near the excitation point, and nonresonant whispering gallery modes, propagating at an arbitrary speed from the excitation point. There are significantly more such modes than resonant ones; therefore, most of the energy at an arbitrarily chosen radiation wavelength will fall precisely into such modes.

Примечательно, что мощность, заводимая в эти нерезонансные моды, будет прямо пропорциональна силе связи. Действительно, поскольку эти моды не испытывают эффекта самоинтерференции [16], а распространяются по спирали, на них не накладываются условия резонанса, которые усложняют анализ. Поэтому мощность излучения

распространяющаяся в нерезонансных модах шепчущей галереи влево и вправо от точки контакта, будет равна It is noteworthy that the power fed into these non-resonant modes will be directly proportional to the strength of the coupling. Indeed, since these modes do not experience the effect of self-interference [16] but propagate in a spiral, they are not subject to resonance conditions that complicate the analysis. Therefore, the radiation power

propagating in non-resonant whispering gallery modes to the left and right of the contact point will be equal to

поскольку для этих мод не налагаются резонансные условия. В формуле (1)

- мощность излучения, заводимая в возбуждающее растянутое микроволокно, а

- искомая полная сила связи (коэффициент передачи мощности) для первого микроволокна. Координата z определяет, в каком месте микроволокна осуществляется контакт с микрорезонатором. Нулевая координата соответствует перетяжке микроволокна. since no resonance conditions are imposed for these modes. In formula (1)

is the radiation power delivered to the exciting stretched microfiber, and

- desired total bond strength (power transfer coefficient) for the first microfiber. The z coordinate determines where the microfiber is in contact with the microresonator. The zero coordinate corresponds to the waist of the microfiber.

Тогда сигнал на выходе из принимающего микроволокна будет определяться какThen the signal at the output of the receiving microfiber will be defined as

Здесь

- сила связи микрорезонатора и принимающего микроволокна, касающего микрорезонатора центром своей перетяжки. Here

- the strength of the connection between the microresonator and the receiving microfiber touching the microresonator with the center of its waist.

При выводе формулы (2) мы также предположили, что точки контакта микрорезонатора и микроволокон находятся достаточно близко друг от друга (на расстоянии порядка миллиметра), чтобы не учитывать потери при распространении мод шепчущей галереи. Потери при распространении внутри микроволокон, если они присутствуют в системе, могут быть учтены дополнительной калибровкой. Для нее оба микроволокна вводятся в контакт друг с другом, но не с микрорезонатором, и измеряется величина потерь при прохождении излучения через такую систему двух микроволокон. When deriving formula (2), we also assumed that the contact points of the microcavity and microfibers are close enough to each other (at a distance of the order of a millimeter) to ignore the losses during the propagation of the whispering gallery modes. Propagation loss within the microfibers, if present in the system, can be accounted for by additional calibration. For it, both microfibers are brought into contact with each other, but not with the microcavity, and the value of losses is measured during the passage of radiation through such a system of two microfibers.

Коэффициент связи

тогда определяется усреднением по длинам волнCoupling coefficient

then determined by averaging over wavelengths

Усреднение по длинам волн позволяет избежать вклада в оценку силы связи передачи энергии через резонансные моды.Wavelength averaging avoids the contribution of energy transfer through resonant modes to the estimate of the coupling strength.

Величины силы связи в перетяжке определяется как The value of the bond strength in the constriction is defined as

в предположении, что оба растянутых микроволокна имеют одинаковую форму и одинаковую силу связи в перетяжке, что является разумным допущением. Однако, расчет может быть проведен и для неодинаковых микроволокон разной толщины в перетяжке, но одинаковой формы (подобия). Для этого определяется постоянное отношение толщин

по последовательным измерениям функции

и

и таким образом делается предположение об отношении сил связи в перетяжке:assuming that both stretched microfibers have the same shape and the same bond strength in the waist, which is a reasonable assumption. However, the calculation can also be carried out for unequal microfibers of different thickness in the waist, but the same shape (similarity). For this, a constant ratio of thicknesses is determined

by successive measurements of the function

and

and thus an assumption is made about the ratio of the bonding forces in the constriction:

Схема экспериментальной установки, используемой для демонстрации работы метода, изображена на фиг. 1, где:A schematic of the experimental setup used to demonstrate the operation of the method is shown in Fig. 1 where:

1 – источник сигнала, 2 – цилиндрический микрорезонатор, 3 – возбуждающее растянутое микроволокно, 4 – принимающее (детектирующее) растянутое микроволокно, 5 - анализатор оптического спектра.1 – signal source, 2 – cylindrical microresonator, 3 – exciting stretched microfiber, 4 – receiving (detecting) stretched microfiber, 5 – optical spectrum analyzer.

В качестве источника сигнала использовался внутренний одночастотный перестраиваемый лазерный источник оптического анализатора спектра Apex Technologies AP2050. Растянутые микроволокна создавались нами на собственной установке по вытяжке, принцип действия которой схож с принципом действия, описанным в статье [17], в которой в качестве нагревающего элемента использовалось излучение CO₂ лазера. Оба микроволокна растягивались одно за другим с использованием одной и той же мощности нагревающего лазера, скорости движения подвижек и т.д. Это обеспечило одинаковость формы обоих растянутых микроволокон. The internal single-frequency tunable laser source of an Apex Technologies AP2050 optical spectrum analyzer was used as a signal source. Stretched microfibers were created by us on our own drawing facility, the principle of operation of which is similar to the principle of operation described in the article [17], in which CO ₂ laser radiation was used as a heating element. Both microfibers were stretched one after the other using the same power of the heating laser, the speed of the sliders, etc. This ensured the same shape of both stretched microfibers.

Излучение от источника заводилось в возбуждающее растянутое волокно, которое приводилось в контакт с цилиндрическим микрорезонатором, и располагалось перпендикулярно ему. В качестве микрорезонатора использовалось телекоммуникационное волокно SMF-28 с диаметром кварцевой оболочки 125 мкм, с которого предварительно удалялась вторичная пластиковая оболочка.The radiation from the source was fed into an exciting stretched fiber, which was brought into contact with a cylindrical microresonator, and was located perpendicular to it. As a microresonator, we used an SMF-28 telecommunication fiber with a quartz sheath diameter of 125 μm, from which the secondary plastic sheath was previously removed.

В контакт с микрорезонатором вводилось и второе растянутое микроволокно. Точка контакта на цилиндрическом микрорезонаторе находилась на некотором расстоянии (порядка полмиллиметра) вдоль оси цилиндра от точки контакта с возбуждающим волокном. Излучение, прошедшее через микрорезонатор, попадало в принимающее растянутое микроволокно, и передавалось на вход оптического анализатора спектра Apex Technologies AP2050. Таким образом, измерялись спектры пропускания

системы микроволокно-микрорезонатор-микроволокно. The second stretched microfiber was also brought into contact with the microresonator. The contact point on the cylindrical microresonator was at a certain distance (on the order of half a millimeter) along the axis of the cylinder from the point of contact with the exciting fiber. The radiation that passed through the microresonator hit the receiving stretched microfiber and was transmitted to the input of the Apex Technologies AP2050 optical spectrum analyzer. Thus, we measured the transmission spectra

microfiber-microresonator-microfiber systems.

Сначала по формуле (4) были определены величины силы связи в перетяжке растянутых микроволокон, которые составили 10%, т.е. на порядок выше критической связи. Действительно, критическая связь, определяемая равенством добротности связи и собственной добротности [11], составляет для микрорезонатора радиусом 60 мкм и добротностью 10⁶ величину 0,5%. First, according to formula (4), the values of the bonding force in the waist of the stretched microfibers were determined, which amounted to 10%, i.e. an order of magnitude higher than the critical connection. Indeed, the critical coupling, determined by the equality of the quality factor of the coupling and its own quality factor [11], is 0.5% for a microresonator with a radius of 60 μm and a quality factor of 10 ⁶ .

Затем поочередно измерялась средняя мощность прошедшего излучения при изменении точек контакта

вдоль первого растянутого микроволокна, и таким образом по формуле (3) определялась зависимость

Для проверки, аналогичная процедура выполнялась для второго растянутого волокна и определялась зависимость

Then, the average power of the transmitted radiation was measured in turn with a change in the contact points

along the first stretched microfiber, and thus, according to formula (3), the dependence was determined

For verification, a similar procedure was performed for the second stretched fiber and the dependence was determined

Результаты представлены на фиг. 2, где представлена зависимость коэффициента связи от точки контакта микроволокна и микрорезонатора: а) для заводящего растянутого микроволокна б) для принимающего растянутого микроволокна.The results are shown in FIG. 2, which shows the dependence of the coupling coefficient on the point of contact between the microfiber and the microresonator: a) for the winding stretched microfiber b) for the receiving stretched microfiber.

Как оказалось, коэффициент связи при приближении к перетяжке микроволокна экспоненциально возрастает до 0.1 и остается постоянным вдоль большого участка. При этом сила связи может быть уменьшена, если точка контакта с микрорезонатором будет отдалена от центра перетяжки. В частности, как видно из фиг.2а, если точка контакта будет выбрана с координатой

то сила связи окажется равной

т.е. порядка необходимой критической.As it turned out, the coupling coefficient increases exponentially up to 0.1 when approaching the microfiber waist and remains constant along a large area. In this case, the coupling force can be reduced if the point of contact with the microresonator is far from the waist center. In particular, as can be seen from Fig.2a, if the contact point is selected with the coordinate

then the bond strength will be

those. the order of the necessary critical.

Кроме того, сравнение фиг.2а и фиг.2б подтверждает наше предположение о том, что форма первого и второго растянутого микроволокон действительно практически совпадают, поскольку сила связи для обоих микроволокон зависит от координаты одинаково.In addition, the comparison of figa and figa and figb confirms our assumption that the shape of the first and second stretched microfibers really almost the same, since the bond strength for both microfibers depends on the coordinate equally.

СсылкиLinks

1. Digiovanni D.J., Sumetsky M. Fiber-based photonic microdevices with sub-wavelength scale variations in fiber radius: pat. 8,755,653 USA. USA, 2014.1. Digiovanni D.J., Sumetsky M. Fiber-based photonic microdevices with sub-wavelength scale variations in fiber radius: pat. 8,755,653 USA. USA, 2014.

2. Dmitriev A. V., Sumetsky M. Tunable photonic elements at the surface of an optical fiber with piezoelectric core // Opt. Lett. 2016. Vol. 41, № 10. P. 2165.2. Dmitriev A. V., Sumetsky M. Tunable photonic elements at the surface of an optical fiber with piezoelectric core // Opt. Lett. 2016. Vol. 41, No. 10. P. 2165.

3. Sumetsky M. Slow light optofluidics: a proposal // Opt. Lett. 2014. Vol. 39, № 19. P. 5578.3. Sumetsky M. Slow light optofluidics: a proposal // Opt. Lett. 2014. Vol. 39, No. 19. P. 5578.

4. Fan X., Wilson R.W. Dielectric microcavity sensors: pat. 7,352,933 USA. 2008.4. Fan X., Wilson R.W. Dielectric microcavity sensors: pat. 7,352,933 USA. 2008.

5. Pasquazi A. et al. Micro-combs: A novel generation of optical sources // Phys. Rep. Elsevier B.V., 2018. Vol. 729. P. 1–81.5 Pasquazi A. et al. Micro-combs: A novel generation of optical sources // Phys. Rep. Elsevier B.V., 2018. Vol. 729. P. 1–81.

6. Dvoyrin V. V., Sumetsky M. Bottle microresonator broadband and low-repetition-rate frequency comb generator // Opt. Lett. 2016. Vol. 41, № 23. P. 5547.6. Dvoyrin V. V., Sumetsky M. Bottle microresonator broadband and low-repetition-rate frequency comb generator // Opt. Lett. 2016. Vol. 41, No. 23. P. 5547.

7. Bao C. et al. Architecture for microcomb-based GHz-mid-infrared dual-comb spectroscopy // Nat. Commun. Springer US, 2021. Vol. 12, № 1. P. 6573.7 Bao C. et al. Architecture for microcomb-based GHz-mid-infraredoscopy dual-comb spectr // Nat. commun. Springer US, 2021. Vol. 12, No. 1. P. 6573.

8. Lucas E. et al. Ultralow-noise photonic microwave synthesis using a soliton microcomb-based transfer oscillator // Nat. Commun. Springer US, 2020. Vol. 11, № 1. P. 374.8 Lucas E. et al. Ultralow-noise photonic microwave synthesis using a soliton microcomb-based transfer oscillator // Nat. commun. Springer US, 2020. Vol. 11, No. 1. P. 374.

9. Spillane S.M. et al. Ideality in a Fiber-Taper-Coupled Microresonator System for Application to Cavity Quantum Electrodynamics // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 91, № 4. P. 043902.9. Spillane S.M. et al. Ideality in a Fiber-Taper-Coupled Microresonator System for Application to Cavity Quantum Electrodynamics // Phys. Rev. Lett. 2003 Vol. 91, No. 4. P. 043902.

10. Левин Г.Г. et al. Установка для вытяжения оптоволокна: pat. 2 645 040 USA. Россия, 2017.10. Levin G.G. et al. Fiber pulling machine: pat. 2,645,040 USA. Russia, 2017.

11. Городецкий М.Л. Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью. 2012.11. Gorodetsky M.L. Optical microresonators with giant quality factor. 2012.

12. Cai M., Painter O., Vahala K.J. Observation of Critical Coupling in a Fiber Taper to a Silica-Microsphere Whispering-Gallery Mode System // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85, № 1. P. 74–77.12. Cai M., Painter O., Vahala K.J. Observation of Critical Coupling in a Fiber Taper to a Silica-Microsphere Whispering-Gallery Mode System // Phys. Rev. Lett. 2000 Vol. 85, No. 1. P. 74–77.

13. Vitullo D.L.P. et al. Coupling between waveguides and microresonators: the local approach // Opt. Express. 2020. Vol. 28, № 18. P. 25908.13. Vitullo D.L.P. et al. Coupling between waveguides and microresonators: the local approach // Opt. express. 2020 Vol. 28, No. 18. P. 25908.

14. Sumetsky M., Fini J.M. Surface nanoscale axial photonics // Opt. Express. 2011. Vol. 19, № 27. P. 26470.14. Sumetsky M., Fini J.M. Surface nanoscale axial photonics // Opt. express. 2011 Vol. 19, No. 27. P. 26470.

15. Sumetsky M. Theory of SNAP devices: basic equations and comparison with the experiment // Opt. Express. 2012. Vol. 20, № 20. P. 22537.15. Sumetsky M. Theory of SNAP devices: basic equations and comparison with the experiment // Opt. express. 2012. Vol. 20, No. 20. P. 22537.

16. Sumetsky M. Mode localization and the Q-factor of a cylindrical microresonator // Opt. Lett. 2010. Vol. 35, № 14. P. 2385.16. Sumetsky M. Mode localization and the Q-factor of a cylindrical microresonator // Opt. Lett. 2010 Vol. 35, No. 14. P. 2385.

17. Ward J.M. et al. Heat-and-pull rig for fiber taper fabrication // Rev. Sci. Instrum. 2006. Vol. 77, № 8.17. Ward J.M. et al. Heat-and-pull rig for fiber taper fabrication // Rev. sci. Instrum. 2006 Vol. 77, no. 8.

Claims (3)

1. Способ определения силы связи растянутых оптических волокон с цилиндрическим микрорезонатором устройства поверхностной аксиальной нанофотоники, в котором подают сигнал в первое растянутое оптическое волокно, находящееся в оптическом контакте с микрорезонатором, далее сигнал через нерезонансные моды шепчущей галереи микрорезонатора поступает во второе растянутое оптическое волокно, при этом принимающее второе растянутое оптическое волокно находится в оптическом контакте с микрорезонатором своей перетяжкой, измеряют коэффициент передачи мощности из первого растянутого волокна во второе, по которому определяют коэффициент связи для возбуждающего волокна, при этом первое и второе растянутые волокна имеют подобную форму.1. A method for determining the coupling strength of stretched optical fibers with a cylindrical microcavity of a device for surface axial nanophotonics, in which a signal is fed into the first stretched optical fiber in optical contact with the microcavity, then the signal through the nonresonant modes of the whispering gallery of the microcavity enters the second stretched optical fiber, at in this case, the receiving second stretched optical fiber is in optical contact with the microresonator with its waist, the power transfer coefficient from the first stretched fiber to the second is measured, by which the coupling coefficient for the excitation fiber is determined, while the first and second stretched fibers have a similar shape. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве возбуждающего и принимающего растянутых микроволокон используются идентичные по форме микроволокна.2. The method according to p. 1, characterized in that microfibers identical in shape are used as exciting and receiving stretched microfibers. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для учета потерь в растянутых микроволокнах предварительно измеряют коэффициент передачи мощности из первого микроволокна во второе, когда они находятся в непосредственном контакте.3. The method according to claim 2, characterized in that, in order to take into account losses in the stretched microfibers, the power transfer coefficient from the first microfiber to the second is preliminarily measured when they are in direct contact.

Images