Optical microresonators are small-scaled devices that can confine light at resonant frequencies within the structure. Whispering-gallery-mode optical microresonators are eloquently fabricated sub-class of optical microresonators offering high-quality factor and small mode. Typical whispering-gallery-mode microresonators include microdisks, microtoroids, microspheres, and microring resonators. Popular demand for a deterministic single-photon source made the defects in crystals heavily investigated. Some of the desired properties of these single-photon emitters are high-brightness, high purity in single-photon emission, narrow bandwidth, and single-photon emission at room temperature. Besides, depending on the application, additional properties might be sought such as high coherence time and degenerate spin energies. Thus, the crystals with high Debye temperature and large band-gap energy that can offer defects are in the focus of interest of the researchers. One promising candidate is diamond. Fortunately, diamond lattice can host several optically active defect sites. In this research, we only focus on Nitrogen-Vacancy color center in diamond due to being well researched and vendor availability. We investigate the methods to bring these two powerful elements of photonics together. We used nanodiamonds doped with Nitrogen-Vacancy color centers and microdisk and microtoroid resonators to investigate the methods to bring them together to obtain an emitter-cavity interface.In this work, we investigate and develop methods to embed a nanodiamond in the proximity of an optical mode of cavity made out of silica which readily offers high-Q factor by advanced nanofabrication techniques. Proposedly, melting and deformation of microdisk resonators under surface tension offer the possibility to a nanodiamond existing at the right position on the surface of microdisk to get included inside the cavity. Then we investigate methods and parameters of coating nanodiamond on microdisk in order to place them into the right positions.
미세 광공진기는 구조 내의 공진 주파수에 해당하는 빛을 가둘 수 있는 소형 장치이다. Whispering gallery mode 광공진기는 미세 광공진기의 하위 분류 중 하나로, 높은 Q-지수와 작은 광모드 부피를 가진다. 일반적인 Whispering gallery mode 공진기로는 미세 디스크, 미세 토로이드, 미세 스피어 및 미세 링 공진기가 있다.결정론적 단일 광자원에 대한 수요가 높아지면서 결정 내 결함에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 단일 광자원의 기대 특성으로는 고휘도, 고순도 단일 광자 방출, 저선폭, 상온 방출이 있다. 응용분야에 따라서는 긴 가간섭성 시간과 높은 축퇴 스핀 에너지도 기대 특성이 될 수 있다. 이러한 기대 특성에 따라, 높은 디바이 온도와 큰 밴드갭 에너지를 가진 다이아몬드는 단일 광자원의 호스트 물질로 많은 관심을 받고 있다.다이아몬드 격자는 광학적 활성 결함을 가질 수 있다. 이에 본 논문에서는 이미 많은 연구와 시판이 되고 있는 다이아몬드 내 질소-공동 색중심만을 다룬다. 본 연구진은 방출원-공진기 인터페이스를 얻기 위해 질소-공동이 도핑된 나노 다이아몬드와 미세 토로이드 광공진기를 결합하는 방법에 대해 조사한다.본 연구에서는, 발전된 나노 공정 기술을 이용하여 Q-지수가 높은 유리 공진기의 공진 모드 근처에 나노 다이아몬드를 위치 시키는 방법을 조사하고 개발한다. 제안된 방법은 나노 다이아몬드가 공진기 표면의 특정위치에서 공진기의 융해 및 변형을 통해 공진기 내부에 포함이 될 수 있도록 한다. 또한 본 연구진은 나노 다이아몬드의 위치를 조절하기 위해, 이를 코팅하는 방법과 변수에 대해 조사하였다.
