Optical fiber ring resonator have utilized a wide range of applications, including in optical communication (WDM, filter, laser), chemical and health monitoring, many kind of sensor such as temperature, angular velocity, stress, pressure, and nonlinear optics and frequency comb (spectroscopy, time standards, optical and microwave generation, astronomical calibration, and laser ranging). Many researchers have tried to find a resonator with an ultra-high Q factor in a low repetition rate. Recently, they are developing a resonator in a small size that generates ultra-high Q factor and high pulse repetition rate typically in tens of GHz to several THz instead of less than 10 GHz. The resonator in miniature size has consuming high cost and complexity in fabrication.
This research presents a fabrication method for optical ring resonator ultra-high Q factor using a wet etching method with hydrofluoric acid-based droplets and surface tension driven flows. Optical fiber has low loss and flexible transparent fiber which promising candidates to make optical fiber ring in simple and low cost. Optical fiber ring made by two ends of optical fiber is spliced together to form a loop. We reported that our research had achieved ultra-high Q factor $1.51 x 10^8$, and the repetition rate is ~2.56 GHz at 1550 nm wavelength in 25.5-millimeter (~1 inch) diameter optical fiber ring. Those low repetition rate optical fiber rings will be suitable for photodetector specification and spectroscopy, sensing and other applications.
광섬유 링 공진기는 광통신 (WDM, 필터, 레이저), 화학 및 건강 모니터링, 온도, 각속도, 응력, 압력 및 비선형 광학 및 주파수 빗 (분광법, 시간 표준, 광학 및 마이크로파 발생, 천문 교정 및 레이저 거리 측정 등) 많은 종류의 센서를 포함하여 광범위한 응용 분야에 활용할 수 있다. 많은 연구원들이 낮은 반복률에서 초고 품질 인자를 갖는 공진기를 찾으려고 노력하였다. 최근에 10GHz 미만이 아닌 수십 GHz에서 수 THz로 초고 품질 인자와 높은 펄스 반복 속도를 생성하는 작은 크기의 공진기를 개발하고 있다. 그러나, 소형 크기의 공진기는 제조 비용이 높고 복잡하다.
본 연구에서는 불산 계 액적 및 표면 장력 구동 흐름을 이용한 습식 식각 법을 이용한 광학 링 공진기 초고 품질인자의 제조 방법을 제시한다. 광섬유는 손실이 적고 유연한 투명 섬유를 가지고 있어 간단하고 저렴한 가격으로 광섬유 링을 만들 수 있다. 광섬유의 양단에 의해 만들어진 광섬유 링은 서로 연결되어 루프를 형성한다. 우리는 초고 품질인자 $1.51 x10^8$ 을 달성했으며 반복 속도는 25.5 mm(~1 inch) 직경의 광섬유 링에서 1550 nm 파장에서 ~ 2.56 GHz이다. 반복률이 낮은 광섬유 링은 광 검출기 사양 및 분광학, 송신 및 기타 응용 분야에 적합하다.
