Индуцированный дихроизм в волоконных оптических резонаторах со встроенным оптически активным элементом

Индуцированный дихроизм в волоконных оптических резонаторах со встроенным оптически активным элементом

Автор: Алексеев Константин Николаевич, Баршак Елена Владимировна, Викулин Дмитрий Вячеславович, Лапин Борис Петрович, Яворский Максим Александрович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 2 т.45, 2021 года.

Бесплатный доступ

В данной работе продемонстрировано возникновение индуцированного кругового дихроизма для фундаментальной моды в волоконных резонаторах петлевого и кольцевого типа при внесении оптически активного элемента в петлю (кольцо) резонатора. Изменение параметров резонатора, оптически активного элемента или длины волны входящего поля позволяет устанавливать величину наведённого дихроизма и фактически усиливать оптическую активность элемента. Показано, что данные резонаторы могут быть использованы в качестве рабочих элементов полностью волоконных поляризаторов для фундаментальной моды.

Волоконный петлевой резонатор, волоконный кольцевой резонатор, круговой дихроизм

Короткий адрес: https://sciup.org/140257376

IDR: 140257376   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-750

Список литературы Индуцированный дихроизм в волоконных оптических резонаторах со встроенным оптически активным элементом

  • Гиротропия кристаллов / В.А. Кизель, В.И. Бурков. -М.: Наука, 1980. - 304 с.
  • Оптика анизотропных сред / Ф.И. Федоров. - Минск: Издательство АН БССР, 1958. - 382 с.
  • Физика магнитных явлений / Г.С. Кринчик. - М.: Издательство Московского университета, 1976. - 368 с.
  • Lakhtakia, A. Sculptured thin films: nanoengineered morphology and optics / A. Lakhtakia, R. Messier. - Belling-ham, WA: SPIE Press, 2005. - 336 p.
  • Park, H.S. A general recipe for nondispersive optical activity in bilayer chiral metamaterials / H.S. Park, J. Park, J. Son, Y. Kim, H. Cho, J. Shin, W. Jeon, B. Min // Advanced Optical Materials. - 2019. - Vol. 7. - 1801729. -DOI: 10.1002/adom.201801729.
  • Xie, F. Lattice collective interaction engineered optical activity in metamaterials / F. Xie, W. Wu, M. Ren, W. Cai, J. Xu // Advanced Optical Materials. - 2020. - Vol. 8. -1901435.
  • Rodrigues, S.P. Intensity-dependent modulation of optically active signals in a chiral metamaterial / S.P. Rodrigues, S. Lan, L. Kang, Y. Cui, P.W. Panuski, S. Wang, A.M. Urbas, W. Cai // Nature Communications. - 2017. -Vol. 8. - 14602. - DOI: 10.1038/ncomms14602.
  • Verbiest, T. Feature issue introduction: chirality in optics / T. Verbiest, G. Koeckelberghs, B. Champagne // Optical Materials Express. - 2014. - Vol. 4. - P. 2663-2665. - DOI: 10.1364/OME.4.002663.
  • Yoshino, T. Theory for the Faraday effect in optical fiber / T. Yoshino // Journal of the Optical Society of America B. -2005. - Vol. 22. - P. 1856-1860. - DOI: 10.1364/JOSAB.22.001856.
  • Ulrich, R. Polarization optics of twisted single-mode fibres / R. Ulrich, A. Simon // Applied Optics. - 1979. - Vol. 18. -P. 2241-2251.
  • Barshak, E.V. Twisted anisotropic fibers for robust orbital-angular-momentum-based information transmission / E.V. Barshak, C.N. Alexeyev, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Physical Review A. - 2015. - Vol. 91. - 033833. - DOI: 10.1103/PhysRevA.91.033833.
  • Xi, X.M Optical activity in twisted solid-core photonic crystal fibers / X.M. Xi, T. Weiss, G.K.L. Wong, F. Biancalana, S.M. Barnett, M.J. Padgett, P.St.J. Russell // Physical Review Letters. - 2013. - Vol. 110. - 143903. -DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.143903.
  • Russell, P.S.J. Helically twisted photonic crystal fibres / P.S.J. Russell, R. Beravat, G.K.L. Wong // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2017. - Vol. 375. -20150440. - DOI: 10.1098/rsta.2015.0440.
  • Weiss, T. Topological Zeeman effect and circular birefringence in twisted photonic crystal fibers / T. Weiss, G.K.L. Wong, F. Biancalana, S.M. Barnett, X.M. Xi, P.St.J. Russell // Journal of the Optical Society of America B. - 2013. - Vol. 30. - P. 2921-2927.
  • Chen, L. Photonic crystal fiber polarization rotator based on the topological Zeeman effect / L. Chen, W.-G. Zhang, T.-Y. Yan, L. Wang, J. Sieg, B. Wang, Q. Zhou, L.Y. Zhang // Optics Letters. - 2015. - Vol. 40. - P. 34483451. - DOI: 10.1364/OL.40.003448.
  • Alexeyev, C.N. Optical activity in multihelicoidal optical fibers / C.N. Alexeyev, B.P. Lapin, G. Milione, M.A. Yavorsky // Physical Review A. - 2015. - Vol. 92. -033809. - DOI: 10.1103/PhysRevA.92.033809.
  • Alexeyev, C.N. Reciprocal optical activity in multihelicoidal optical fibers / C.N. Alexeyev, E.V. Barshak, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Physical Review A. - 2018. -Vol. 98. - 023824. - DOI: 10.1103/PhysRevA.98.023824.
  • Alexeyev, C.N. Polarization plane rotation for higher order modes in twisted optical fibers with discrete rotationally symmetric core / C.N. Alexeyev, M.C. Alexeyeva, B.P. Lapin, D.V. Vikulin, M.A. Yavorsky // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - Vol. 1124. - 051006. - DOI: 10.1088/17426596/1124/5/051006.
  • Chiao, R.Y. Manifestation of Berry's topological phase for the photon / R.Y. Chiao, Y.-S. Wu // Physical Review Letters. - 1986. - Vol. 57. - P. 933-936. - DOI: 10.1103/PhysRevLett.57.933.
  • Tomita, A. Observation of Berry's topological phase by use of an optical fibre / A. Tomita, R.Y. Chiao // Physical Review Letters. - 1986. - Vol. 57. - P. 937-940. - DOI: 10.1103/PhysRevLett.57.937.
  • Alekseyev, K.N. Propagation of optical vortices in coiled weakly guiding optical fibers / K.N. Alekseyev, M.A. Yavorsky // Optics and Spectroscopy. - 2007. - Vol. 102. - P. 754-759. - DOI: 10.1134/S0030400X07050177.
  • Li, P. Self-accelerated optical activity in free space induced by the Gouy phase / P. Li, X. Fan, D. Wu, B. Liu, Y. Li, J. Zhao // Photonics Research. - 2020. - Vol. 8. - P. 475481. - DOI: 10.1364/PRJ.380675.
  • Wong, G.K.L. Enhanced optical activity and circular dichro-ism in twisted photonic crystal fiber / G.K.L. Wong, X.M. Xi, M.H. Frosz, P.S.J. Russell // Optics Letters. - 2015. - Vol. 40. - P. 4639-4642. - DOI: 10.1364/OL.40.004639.
  • Alexeyev, C.N. Resonance optical activity in multihelicoidal optical fibers / C.N. Alexeyev, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Optics Letters. - 2016. - Vol. 41. -P. 962-965. - DOI: 10.1364/OL.41.000962.
  • Golub, I. Berry's phase amplification by a ring resonator / I. Golub // Optics Letters. - 2006. - Vol. 31. - P. 33423344. - DOI: 10.1364/OL.31.003342.
  • Golub, I. Observation of Berry's phase amplification by a ring resonator / I. Golub, T. Audet, L. Imobekhai // Journal of the Optical Society of America B. - 2010. - Vol. 27. -P. 1698-1700. - DOI: 10.1364/JOSAB.27.001698.
  • Stokes, L.F. All-single-mode fiber resonator / L.F. Stokes, M. Chodorow, H.J. Shaw // Optics Letters. - 1982. - Vol. 7. - P. 288-230. - DOI: 10.1364/OL.7.000288.
  • Zhang, F. Direct-coupling single-mode fiber ring resonator / F. Zhang, J.W.Y. Lit // Journal of the Optical Society of America A. - 1988. - Vol. 5. - P. 1347-1355. - DOI: 10.1364/JOSAA.5.001347.
  • Yu, W. A tunable all-fiber filter based on microfiber loop resonator / W. Yu, Z. Xu, H. Changlun, B. Jian, Y. Guoguang // Applied Physics Letters. - 2008. - Vol. 92. - 191112. - DOI: 10.1063/1.2926672.
  • Liu, D. Submicron-resonator-based add-drop optical filter with an ultra-large free spectral range / D. Liu, C. Zhang, D. Liang, D. Dai // Optics Express. - 2019. - Vol. 27. -P. 416-422. - DOI: 10.1364/OE.27.000416.
  • Madamopoulos, N. Fiber loop mirror based single-platform multifunctional Michelson-Gires-Tournois filter / N. Madamopoulos // Optics Communications. - 2019. -Vol. 436. - P. 134-142.
  • Mistry, A. Bandwidth-tunable, FSR-free, microring-based, SOI filter with integrated contra-directional couplers / A. Mistry, M. Hammood, H. Shoman, L. Chrostowski, N.A.F. Jaeger // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43. -P. 6041-6044. - DOI: 10.1364/OL.43.006041.
  • Talataisong, W. A review of microfiber-based temperature sensors / W. Talataisong, R. Ismaeel, G. Brambilla // Sensors. - 2018. - Vol. 18. - 461. - DOI: 10.3390/s18020461.
  • Linslal, C.L. Analysis and modeling of an optical fiber loop resonator and an evanescent field absorption sensor for the application for chemical detection / C.L. Linslal, P.M. Syam Mohan, A. Halder, T.K. Gangopadhyay // Sensors and Actuators A: Physical. - 2013. - Vol. 194. - P. 160-168. -DOI: 10.1016/j.sna.2013.01.021.
  • Xu, F. Demonstration of a refractometric sensor based on optical microfiber coil resonator / F. Xu, G. Brambilla // Applied Physics Letters. - 2008. - Vol. 92. - 101126. -DOI: 10.1063/1.2898211.
  • Wang, Q. Research on fiber loop coupled resonator slow light and displacement sensing technology / Q. Wang, X. Feng, Y. Zhao, J. Li, H. Hu // Sensors and Actuators A: Physical. - 2015. - Vol. 233. - P. 472-479. - DOI: 10.1016/j.sna.2015.08.004.
  • Yuan, G. Autler-Townes splitting biosensing based on a nonuniform photonic crystal waveguide with feedback loop / G. Yuan, F. Peng, L. Guan, Z. Peng, Z. Wang // Applied Optics. - 2018. - Vol. 57. - P. 6976-6981. - DOI: 10.1364/AO.57.006976.
  • Fulop, A. High-order coherent communications using mode-locked dark-pulse Kerr combs from microresonators / A. Fulop, M. Mazur, A. Lorences-Riesgo, O.B. Helgason, P.-H. Wang, Y. Xuan, D.E. Leaird, M. Qi, P.A. Andrekson, A.M. Weiner, V. Torres-Company // Nature Communications. - 2018. -Vol. 9. - 1598. - DOI: 10.1038/s41467-018-04046-6.
  • Butt, M.A. Device performance of standard strip, slot and hybrid plasmonic ^-ring resonator: a comparative study / M.A. Butt, S.N. Khonina, N.L. Kazanskiy // Waves in Random and Complex Media. - 2020. - P. 1-10. - DOI: 10.1080/17455030.2020.1744769.
  • Butt, M.A. Sensitivity enhancement of silicon strip waveguide ring resonator by incorporating a thin metal film / M.A. Butt, S.N. Khonina, N.L. Kazanskiy // IEEE Sensors Journal. - 2020. - Vol. 20, Issue 3. - P. 1355-1362. - DOI: 10.1109/JSEN.2019.2944391.
  • Alexeyev, C.N. Inversion of the topological charge of optical vortices in a coil fiber resonator / C.N. Alexeyev, A.V. Milodan, M.C. Alexeyeva, M.A. Yavorsky // Optics Letters. - 2016. - Vol. 41. - P. 1526-1529. - DOI: 10.1364/OL.41.001526.
  • Alexeyev, C.N. Transmission of optical vortices through fiber loop resonators / C.N. Alexeyev, E.V. Barshak, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Optics Letters. - 2019. -Vol. 44. - P. 4044-4047. - DOI: 10.1364/OL.44.004044.
  • Zheng, J. Wavelength-switchable vortex beams based on a polarization-dependent microknot resonator / J. Zheng, A. Yang, T. Wang, X. Zeng, N. Cao, M. Liu, F. Pang, T. Wang // Photonics Research. - 2018. - Vol. 6. - P. 396402. - DOI: 10.1364/PRJ.6.000396.
  • Alexeyev, C.N. Topological resonances, super-efficient OAM control and spin-orbit interaction enhancement in fiber loop resonators / C.N. Alexeyev, E.V. Barshak, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Physical Review A. - 2020. - Vol. 101. -063801. - DOI: 10.1103/PhysRevA.101.063801.
  • Sumetsky, M. The microfiber loop resonator: Theory, experiment, and application / M. Sumetsky, Y. Dulashko, J.M. Fini, A. Hale, D.J. DiGiovanni // Journal of Lightwave Technology. - 2006. - Vol. 24. - P. 242-250. - DOI: 10.1109/JLT.2005.861127.
  • Yariv, A. Universal relations for coupling of optical power between microresonators and dielectric waveguides / A. Yariv // Electronics Letters. - 2000. - Vol. 36. - P. 321322.. - DOI: 10.1049/el:20000340.
  • Snyder, A.W. Optical waveguide theory / A.W. Snyder, J.D. Love. - London, New York: Chapman and Hall, 1985. - 750 p.
  • Wu, X. High-Q microresonators integrated with micro-heaters on a 3C-SiC-on-insulator platform / X. Wu, T. Fan, A.A. Eftekhar, A. Adibi // Optics Letters. - 2019. - Vol. 44. - P. 4941-4944. - DOI: 10.1364/OL.44.004941.
  • Vollmer, F. Ring-resonator-based frequency-domain optical activity measurements of a chiral liquid / F. Vollmer, P. Fischer // Optics Letters. - 2006. - Vol. 31. - P. 453-455. - DOI: 10.1364/OL.31.000453.
  • Decker, M. Twisted split-ring-resonator photonic metamaterial with huge optical activity / M. Decker, R. Zhao, C.M. Soukoulis, S. Linden, M. Wegener // Optics Letters. - 2010. - Vol. 35. - P. 1593-1595. - DOI: 10.1364/OL.35.001593.
  • Qu, Y. Giant circular dichroism induced by tunable resonance in twisted Z-shaped nanostructure / Y. Qu, L. Huang, L. Wang, Z. Zhang // Optics Express. - 2017. -Vol. 25. - P. 5480-5487. - DOI: 10.1364ЮЕ.25.005480.
  • Hu, L. Enhanced circular dichroism in hybrid graphene-metal metamaterials at the near-infrared region / L. Hu, H. Dai, F. Xi, Y. Tang, F. Cheng // Optics Communications. - 2020. - Vol. 473. - 125947. - DOI: 10.1016/j.optcom.2020.125947.
  • Досколович, Л. Л. Резонансные магнитооптические эффекты в дифракционных решетках с намагниченным слоем / Л. Л. Досколович, Е.А. Безус, Д.А. Быков, В.И. Белотелов, А.К. Звездин // Компьютерная оптика. -2007. - Т. 31, № 1. - С. 4-8.
  • Plum, E. Extrinsic electromagnetic chirality in metamaterials / E. Plum, V.A. Fedotov, N.I. Zheludev // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2009. -Vol. 11. - 074009. - DOI: 10.1088/1464-4258/11/7/074009.
  • Schmidt, M.A. Complex Faraday rotation in microstructured magneto-optical fiber waveguides / M.A. Schmidt, L. Wondraczek, H.W. Lee, N. Granzow, N. Da, P.S.J. Russell // Advanced Materials. - 2011. - Vol. 23. -P. 2681-2688. - DOI: 10.1002/adma.201100364.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp