Optical resonances of glass microspheres in amorphous and crystalline liquids

Abstract

Optik mikroçınlaçların doğrusal optik, doğrusal olmayan optik, kuvantum optik ve biyofotonik gibi alanlarda lazer kaynağı, optik anahtarlama, algılama ve dalgaboyu alanında çoğullama gibi yeni uygulamaları vardır. Mikroyuvarlar ışığı toplam tam yansıma ile yerelleyen yüksek kalite faktörlü mikroçınlaçlardır. Işığın yerelleşmesi için elektromanyetik sınır koşullarının sağlanması gerekir. Optik çınlama, yerelleşecek ışığın dalgaboyu optik yolun tam katlarına eşit olduğunda sağlanır.Bu çalışmada optik mikroyuvar ? lif düzeneğinin optik çınlamalarının kutuplanma bağıntısı deneysel olarak incelendi. Değişik akışkan ortamlardaki mikroyuvarların elastik ışık saçılmasındaki değişimler üzerine çalışıldı. Çınlamaların biçimlerinin ve arkaplan im gücünün ortamdaki sıvıya karşı çok duyarlı bir biçimde değiştiği gözlemlendi. Bu optic yapı mikroyuvar tabanlı optoelektronik ve mikroakışkanlık alanında yeni aygıt tasarımları ve uygulamaları sunmaktadır.

Optical microcavities have found many applications in linear optics, nonlinear optics, quantum optics, and biophotonics as laser light sources as well as optical switching, sensing, and wavelength division multiplexing devices. Microspheres are high quality factor optical microcavities that localize light by total internal reflection. Electromagnetic boundary conditions have to be satisfied for the light localization. Optical resonances occur, when an integer multiple of the wavelength is equal to the optical pathway of the cavity.In this work, the polarization dependence of the optical resonances in an optical fiber- microsphere system is investigated experimentally. The change of the elastic light scattering spectra of the microspheres is studied for microspheres placed in various fluids. It is observed that, the shape of resonances and the intensity of the background are strongly dependent on the surrounding fluid medium. Blue and red shifts of the optical resonances are observed due to the changes of the external fluid media. This optical geometry heralds new device designs and applications for microsphere based optoelectronics and microfluidics.