High Q-factor measurements and prolonged Raman lasing in microdroplets standing on a superhydrophobic surface

Optik mikrokovuklar ışık-madde etkileşmelerinin incelendiği ve özgün fotonik ve optoelektronik cihaz konseptlerinin geliştirildiği ve test edildiği platformlardır. Temel bilim açısından bakıldığında, kuantum ve doğrusal olmayan optic alanında önemlidir. Teknolojik açıdan ise gelecekteki bilgisayar ve telekomünikasyon cihazları bu yapılardan istifade edebilir. Bu tezin sonuçları iki ana kısımda sunulmaktadır; i) sıvı mikrodamlacıkları optic mikrokovuk olarak karakterize etmek ve ii) sürdürülebilir mikrodamla Raman lazeri gösterimi. Her iki kısımda da yeni gösterilen damlacığın tersinebilir fototermal tarama tekniği kullanılmıştır.Yüksek Kalite faktörleri (Q-faktör) özellikle kuantum ve doğrusal olmayan optik çalışmaları için önemlidir. Laboratuvarımızda önceki Q-faktör ölçüm denemeleri monokromatörün çözünürlüğü ile (0.07 nm) sınırlanmış olup, yaklaşık 650 nm civarında 8100 civarı bir Q-faktöre tekabül etmekteydi. Tezin ilk kısmında tersinebilir fototermal tarama tekniğini bu kısıtlamayı ortadan kaldırmak için kullandık. Q-faktörleri ölçmek için bu teknikle damlacığın boyu çok hassas bir biçimde sürekli olarak tarandı. Aynı zamanda boya molekülü katkılanmış olan bu damlacıklar Fısıldayan Galeri Kipleri (FGK) mavi lazer ile uyarıldı. Rezonans durumu sağlandığında tek foton detektöründe bir pik görüldü. Bu metodla 105 mertebesinde Q-faktörler ölçüldü. Damlacığın boyunu ?1Å hassasiyetle taradığımızı işaret eden 0.004 nm çözünürlük elde edildi.Tezin ikinci kısmında ise NaCl-su damlacıklarından 25 dakikaya kadar sürdürülebilen Raman lazeri gösteriyoruz. Prensip olarak deneylerimizde üst zaman limiti yoktur ve bütün deneyler yeterli data toplandıktan sonra manuel olarak sonlandırılmıştır. Gösterdiğimiz teknik iki lazerle çalışmaktadır: fototermal tarama için sürekli dalga infrared (IR) lazer, ve boyut sabitlemesi ve Raman bandı uyarılması için darbeli yeşil pompa lazeri. Daha önce damlaların rezonans ısıtmasının boyuta bağlı soğurma nedeniyle boyut sabitlemesine yol açacağı gösterilmişti. Bu çalışmada, bu tekniği fototermal tarama tekniği ile birleştirerek uzun surely Raman lazeri gösterimi için kullandık. Fototermal tarama ile damlacığın boyu yeşil lazer ile rezonansa yakın bir boya getirilir. Bu noktadan sonra ise yeşil lazerin rezonans ısıtması daha önce gözlemlenen açık-kapalı davranışını yokeden bir boyut sabitlemesini sağlar. Buna rağmen nem hücresindeki uzun sureli, yavaş dalgalanmaları elimine etmek için Raman lazeri çalışmaya başladıktan sonra IR lazerin gücü küçük manuel ayarlamalarla değiştirilmiştir.