Radiation-pressure-induced mode splitting in a spherical microcavity with an elastic shell

Abstract

Abstract:In this work, we present a novel method to reveal azimuthal whispering gallery modes (WGMs) in a spherical microcavity coated with a nano-meter thick polyelectrolyte shell and one monolayer of CdTe semiconductor quantum dots. The new approach in this experiment is based on the deformation of the spherical shape in a non-contact way using the radiation pressure from a laser beam, which causes the lifting of the degeneracy of the WGMs. The resonance peak linewidth and splitting parameters can be efficiently controlled by the strength of the radiation pressure and the elastic properties of the surface shell.

Photonic atoms and molecules

“…First, from experiment, the spectral spacing between two resonances of successive modes with the same order and polarization strongly depends on the size of the spherical microcavity. If the refractive index of the microsphere is constant and unchanged during the measurement, this spectral spacing can be expressed in terms of the size parameter as [43] ¡x = x n+1 x n $ = tan 1 (n 2 r 1) 1=2 n 2 r 1 Y (11) for resonances with x n;l ) 1, n ) 1, and x n;l $ n.…”

“…The strong influence of WGMs on the luminescence and Raman scattering was first studied in [6,7] and [8][9][10], respectively. Microsphere resonators have found applications as ultrasensitive mechanical [11,12], refractometric [13,14] and biological [15,16] sensors, optical waveguides [17,18], narrowband passive photonic devices such as bandpass filters [19] or add-drop devices [20,21]. They were also used to study cavity quantum electrodynamics effects [22,23].…”

In-vitro sensing of biomechanical forces in live cells by a whispering gallery mode biosensor

“…In the case of a mechanical deformation, however, degeneracy is lifted resulting in a band broadening ( Fig. 1d) (Ilchenko et al, 1998;Kippenberg et al, 2005;Gerlach et al, 2007), from which the deformation can be calculated.…”

Люминесцентные Свойства Углеродных Наноточек На Поверхности Сферического Микрорезонатора

“…В таком сфероиде снимается вырождение МШГ по азимутальному индексу. При этом каждая МШГ с одним полярным индексом l и радиальным индексом q, но с разным значением модуля азимутального индекса (|m| ≤ l) имеет свою собственную длину волны, зависящую от m, которая близка к длине волны МШГ для идеальной сферы с теми же l и q. В результате, в спектре ФЛ вместо единственного пика, соответствующего МШГ идеальной сферы, возникает набор пиков с близкими длинами волн, соответствующих МШГ с разными индексами m. Перекрытие этих пиков приводит к неоднородному уширению пика ФЛ [37]. Следует отметить, что даже небольшое отклонение формы частиц от идеальной микросферы, которое трудно зарегистрировать экспериментально, приводит к неоднородному уширению МШГ [38].…”