Brillouin interaction in silica microspheres

Autor(es)

Letícia de Sousa Magalhães

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2022-07-28

Membros da banca

Gustavo Silva Wiederhecker; Hugo Enrique Hernández Figueroa; Pierre Louis de Assis

• Orientador: Gustavo Silva Wiederhecker

Resumo

Espalhamento Brillouin Estimulado (Stimulated Brillouin Scattering, SBS) é um tipo de espalhamento inelástico envolvendo duas ondas ópticas e uma onda acústica. Nesta dissertação, o SBS é tratado como base para o co-design fonônico e fotônico em sistemas esfericamente simétricos. Em primeiro lugar, desenvolvemos uma metodologia numérica adequada para resolver os modos vibracionais de sistemas do tipo cebola com propriedades materiais uniformes por partes na direção radial. Nós nos concentramos em microesferas de vidro revestidas com filmes finos de alumina e investigamos o efeito na resposta acústica ao adicionar filme de material mais rígido em uma superfície livre. Demonstramos que as ondas acústicas de superfície são afetadas significativamente e entram em um regime pseudo-bulk ao aumentar a espessura da camada de alumina. Usamos esses resultados para calcular as taxas de acoplamento optomecânico Brillouin para o modo de superfície. Demonstramos um aumento de 12 vezes no ganho Brillouin em comparação com uma esfera não revestida, a possibilidade de autocancelamento e cancelamento independente de contribuições fotoelásticas e de fronteira móvel para diferentes espessuras de alumina. Essa estratégia, portanto, fornece uma notável sintonização dos parâmetros de interação de Brillouin. Em seguida, observamos experimentalmente SBS em microesferas de sílica não revestidas para ondas acústicas longitudinais. Propomos uma técnica experimental, aqui denominada "gated measurements," para excitar dinamicamente ressonâncias de cavidades, evitando não-linearidades térmicas. Contornar os desvios térmicos nos permite identificar as ressonâncias envolvidas em um evento SBS e realizar uma caracterização da dispersão. Por fim, aproveitamos os efeitos térmicos e demonstramos o aprimoramento e a supressão do sinal Brillouin controlando a temperatura da amostra (AU)

• Processo FAPESP: 19/14370-0 - Interação Brillouin em guias de onda e microcavidades
• Beneficiário: Letícia de Sousa Magalhães
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado