Elastic light scattering, fluorescence, and Raman spectroscopy of a diamond microsphere

Geçtiğimiz yıllarda ışık ve çeşitli gereçlerden üretilmiş mikroyuvarlar arasındaki etkileşim, yapıya bağlı optik çınlamalar (MDR) olarak adlandırılmış ve incelenmiştir. Mikroçınlaçlar, yüksek nitelik katsayıları (Q-factor) ve dar optik sıklık bantlarına yüksek sayıda ışık kipi sığdırmalarından ötürü çeşitli uygulamalarda kullanılmışlardır. Elektromanyetik dalgaların mikroyuvarlarda yerelleşmesi tam iç yansımayla (TIR) gerçekleşir. Bu mikroyuvarlar ışığın yuvar çevresinde dönmesini, içbükey yüzeyleri ile gerçekleştirerek, fısıldayan geçit kiplerinin (WGM) oluşmasını sağlarlar. Değişik atom örgüsü, güçlü fiziksel özellikleri ve çeşitlilik yaratan optik özelliklerinden dolayı, çeşitli elmas örnekler çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere incelenmiştir. Bilindiği gibi, elmas örgüsünün içine yerleşmiş azot boşluk özekleri (NV), yan yana bulunan iki kömür atomunu elmas örgüsünden çıkartarak oluşurlar, böylece NV- özeğinde bir fazla elektron bulunur. Bu tezde, çeşitli elmas örnekler ve bir elmas mikroyuvar ile Raman ve fotoışıma izgeölçümleri yapılmıştır. İki tür izgeölçümü için kullanılan deney düzenekleri sunulmuştur. NV0 ve NV- özeklerinden 575 nm ve 637 nm olmak üzere, iki sıfır fonon çizgisi ışıması ile bunları izleyen fonon yanbant ışımaları gözlemlenmiştir. 532 nm lazer kaynağı kullanılarak gözlemlenen Raman saçılmasından ise 572 nm (1332.25 cm-1) de esnek olmayan saçılma görülmüştür. Bu Raman kayması sp3 düzeninde bağ yapan C-C atomlarınca oluşur. sp2 düzenindeki C-C bağları ise 576 nm'de Raman kayması (1444.56 cm 1) yapar. Fotoışıma izgeölçümü kullanılarak elmas içindeki safsızlık, elmasın türü ve C-C bağlarının durumu bulunabilir. Elmas mikroyuvardan 90º'de esnek saçılma yapan WGM çınlaması kızılaltı uzakiletim (Telekom) dalgaboyu olan 1426,1 - 1427,42 nm arasında enine elektrik (TE) ve enine manyetik (TM) kutuplu bir lazerle ölçülmüştür. Gözlemlenen en yüksek nitelik katsayısı Q factor 104 ve ölçülen kip aralığı 0,332 nm'dir. Dalgaboyu değiştirilebilen sürekli uyarma lazeri ile elmas küre arasındaki bağlaşma, bir optik lif yarı bağlaştırıcıyla (OFHC) gerçekleştirilir. Sonuçta, elmas kendisine özgü optik özelliklerinden dolayı eşi benzeri olmayan değerli bir taştır. Bu eşsiz özellikleri küre yapısında kullanmak farklı uygulamalara yol açabilir. Bu bağlamda, 1 mm çapındaki elmas mikroyuvarının etrafında dönen ışık yardımıyla oluşan fısıldayan geçit kiplerinin, kip aralığı ve nitelik faktörü gibi özelliklerinin incelenmesi büyük bir önem taşır. Böyle bir elmas mikroçınlaç optik sıklık tarağı üreticisi veya NV lazer mikroçınlacı olarak kullanılabilir.