論文の概要: Fabrication of Mode-Matched, Low-Loss Optical Resonators by Combination of FIB-Milling and CO$_2$ Laser Ablation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.09577v1
- Date: Thu, 16 Jan 2025 14:53:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-17 15:09:17.100057
- Title: Fabrication of Mode-Matched, Low-Loss Optical Resonators by Combination of FIB-Milling and CO$_2$ Laser Ablation
- Title（参考訳）: FIBミリングとCO$_2$レーザーアブレーションを組み合わせたモード整合低損失光共振器の作製
- Authors: Patrick Maier, Simon Rupp, Niklas Lettner, Johannes Hecker Denschlag, Alexander Kubanek,
- Abstract要約: 集束イオンビームミリングとCO$レーザーアブレーションを用いたファブリペロキャビティの新製法を提案する。
この技術は、幅広い光学基板上の低損失光学のカスタマイズと繰り返し可能な製造を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.29001769050829
- License:
- Abstract: Fabry-Perot cavities are essential tools for applications like precision metrology, optomechanics and quantum technologies. A major challenge is the creation of microscopic spherical mirror structures which allow the precise matching with the wavefront of a Gaussian beam, while providing high surface quality. We present a novel fabrication technique, enabling the creation of customized microscopic Gaussian mode matched cavity mirror structures over a wide range of geometrical parameters, by combining focused ion beam milling (FIB) and CO$_2$ laser ablation. While FIB milling allows us to imprint features on the mirror substrate with a resolution on the nanometer scale, the application of defocused CO$_2$ laser pulses consistently reduces remaining surface deformations down to a roughness of $\sigma_\text{RMS}=0.2\,$nm. The average deviation of the profile from an ideal spherical shape is kept below a few nanometres. This technique enables the customized and repeatable fabrication of low loss optics on a wide range of optical substrates, including optical fibres. Thus, mode-matched Fabry-Perot cavities can be fabricated with pre-defined modal volume, high finesse and tailored ellipticity. Since the structural shape of the mirror is created by FIB milling, its pixel-by-pixel nature of the writing process can be used to create arbitrary structures with a resolution given by the FIB milling. At the same time, the surface quality is given by the CO$_2$ laser ablation processes, without degrading the FIB milled shape.
- Abstract（参考訳）: Fabry-Perotのキャビティは、精密気象学、光力学、量子技術などの応用に欠かせないツールである。
大きな課題は、ガウスビームの波面との正確なマッチングを可能にするとともに、高い表面品質を提供する、微視的な球面ミラー構造を作ることである。
集束イオンビームミリング (FIB) とレーザーアブレーション (CO$_2$レーザーアブレーション) を組み合わせることで, 様々な幾何学的パラメータにわたって, ガウスモード整合キャビティミラー構造をカスタマイズできる新しい製法を提案する。
FIBミリングは、ナノメートルスケールの分解能でミラー基板に特徴を印字することができるが、CO$_2$レーザーパルスの印加により、残留表面の変形を$\sigma_\text{RMS}=0.2\,$nmまで連続的に低減できる。
理想的な球面形状からのプロファイルの平均偏差は、数ナノメートル以下に保たれる。
この技術は、光ファイバーを含む幅広い光学基板上で、低損失光学のカスタマイズと繰り返し可能な製造を可能にする。
したがって、モードマッチングされたFabry-Perotキャビティは、事前に定義されたモーダルボリューム、高精細、調整された楕円性で製造することができる。
ミラーの構造形状はFIBミリングによって作られるので、その筆記プロセスの画素単位の性質を利用して、FIBミリングによって与えられる解像度の任意の構造を作成することができる。
同時に、表面品質は、FIB加工形状を劣化させることなく、CO$_2$レーザーアブレーション法によって与えられる。
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