Optical whispering-gallery microresonators are useful tools in microphotonics and non-linear optics at very low threshold powers. Here, we present details about the fabrication of ultra-high-Q whispering-gallery-mode resonators made by CO2-laser lathe machining of fused-quartz rods. The resonators can be fabricated in less than 1 min and the obtained optical quality factors exceed Q = 1 × 109. Demonstrated resonator diameters are in the range between 170 μm and 8 mm (free spectral ranges between 390 GHz and 8 GHz). Using these microresonators, a variety of optical nonlinearities are observed, including Raman scattering, Brillouin scattering, and four-wave mixing.
REFERENCES
1.
V. B.
Braginsky
, M. L.
Gorodetsky
, and V. S.
Ilchenko
, Phys. Lett. A
137
, 393
(1989
).2.
D. K.
Armani
, T. J.
Kippenberg
, S. M.
Spillane
, and K. J.
Vahala
, Nature
421
, 925
(2003
).3.
A.
Gondarenko
, J. S.
Levy
, and M.
Lipson
, Opt. Express
17
, 11366
(2009
).4.
V. S.
Ilchenko
and A. B.
Matsko
, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
12
, 15
(2006
).5.
V. S.
Ilchenko
, A. A.
Savchenkov
, A. B.
Matsko
, and L.
Maleki
, Phys. Rev. Lett.
92
, 043903
(2004
).6.
B. E.
Little
, S. T.
Chu
, H. A.
Haus
, J.
Foresi
, and J. P.
Laine
, J. Lightwave Technol.
15
, 998
(1997
).7.
A. B.
Matsko
and V. S.
Ilchenko
, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
12
, 3
(2006
).8.
M.
Pollinger
, D.
O'Shea
, F.
Warken
, and A.
Rauschenbeutel
, Phys. Rev. Lett.
103
, 053901
(2009
).9.
A. A.
Savchenkov
, V. S.
Ilchenko
, A. B.
Matsko
, and L.
Maleki
, Phys. Rev. A
70
, 051804
(2004
).10.
11.
J.
Alnis
, A.
Schliesser
, C. Y.
Wang
, J.
Hofer
, T. J.
Kippenberg
, and T. W.
Hansch
, Phys. Rev. A
84
, 011804
(2011
).12.
I.
Fescenko
, J.
Alnis
, A.
Schliesser
, C. Y.
Wang
, T. J.
Kippenberg
, and T. W.
Hansch
, Opt. Express
20
, 19185
(2012
).13.
A. A.
Savchenkov
, A. B.
Matsko
, V. S.
Ilchenko
, N.
Yu
, and L.
Maleki
, J. Opt. Soc. Am. B
24
, 2988
(2007
).14.
B.
Sprenger
, H. G. L.
Schwefel
, and L. J.
Wang
, Opt. Lett.
34
, 3370
(2009
).15.
D. V.
Strekalov
, R. J.
Thompson
, L. M.
Baumgartel
, I. S.
Grudinin
, and N.
Yu
, Opt. Express
19
, 14495
(2011
).16.
S. T.
Chu
, B. E.
Little
, W. G.
Pan
, T.
Kaneko
, S.
Sato
, and Y.
Kokubun
, IEEE Photonics Technol. Lett.
11
, 691
(1999
).17.
A. A.
Savchenkov
, V. S.
Ilchenko
, A. B.
Matsko
, and L.
Maleki
, Electron. Lett.
39
, 389
(2003
).18.
S. M.
Spillane
, T. J.
Kippenberg
, and K. J.
Vahala
, Nature
415
, 621
(2002
).19.
P.
Del'Haye
, A.
Schliesser
, O.
Arcizet
, T.
Wilken
, R.
Holzwarth
, and T. J.
Kippenberg
, Nature
450
, 1214
(2007
).20.
P.
Del'Haye
, T.
Herr
, E.
Gavartin
, M. L.
Gorodetsky
, R.
Holzwarth
, and T. J.
Kippenberg
, Phys. Rev. Lett.
107
, 063901
(2011
).21.
P.
Del'Haye
, S. B.
Papp
, and S. A.
Diddams
, Phys. Rev. Lett.
109
, 263901
(2012
).22.
F.
Ferdous
, H. X.
Miao
, D. E.
Leaird
, K.
Srinivasan
, J.
Wang
, L.
Chen
, L. T.
Varghese
, and A. M.
Weiner
, Nat. Photonics
5
, 770
(2011
).23.
T.
Herr
, K.
Hartinger
, J.
Riemensberger
, C.
Wang
, E.
Gavartin
, R.
Holzwarth
, M. L.
Gorodetsky
, and T. J.
Kippenberg
, Nat. Photonics
6
, 480
(2012
).24.
T. J.
Kippenberg
, R.
Holzwarth
, and S. A.
Diddams
, Science
332
, 555
(2011
).25.
Y.
Okawachi
, K.
Saha
, J. S.
Levy
, Y. H.
Wen
, M.
Lipson
, and A. L.
Gaeta
, Opt. Lett.
36
, 3398
(2011
).26.
S. B.
Papp
and S. A.
Diddams
, Phys. Rev. A
84
, 053833
(2011
).27.
A. A.
Savchenkov
, A. B.
Matsko
, V. S.
Ilchenko
, I.
Solomatine
, D.
Seidel
, and L.
Maleki
, Phys. Rev. Lett.
101
, 093902
(2008
).28.
C. Y.
Wang
, T.
Herr
, P.
Del'Haye
, A.
Schliesser
, J.
Hofer
, R.
Holzwarth
, T. W.
Hansch
, N.
Picque
, and T. J.
Kippenberg
, Nature Commun.
4
, 1345
(2013
).29.
I. S.
Grudinin
, A. B.
Matsko
, and L.
Maleki
, Phys. Rev. Lett.
102
, 043902
(2009
).30.
T.
Aoki
, B.
Dayan
, E.
Wilcut
, W. P.
Bowen
, A. S.
Parkins
, T. J.
Kippenberg
, K. J.
Vahala
, and H. J.
Kimble
, Nature
443
, 671
(2006
).31.
T. J.
Kippenberg
and K. J.
Vahala
, Science
321
, 1172
(2008
).32.
S. B.
Papp
, P.
Del'Haye
, and S. A.
Diddams
, “Mechanical control of a microrod-resonator optical frequency comb
,” Phys. Rev. X
(to be published);e-print arXiv:1205.4272 (
2012
).33.
M. L.
Gorodetsky
, A. A.
Savchenkov
, and V. S.
Ilchenko
, Opt. Lett.
21
, 453
(1996
).34.
T. J.
Kippenberg
, S. M.
Spillane
, and K. J.
Vahala
, Appl. Phys. Lett.
85
, 6113
(2004
).35.
H.
Lee
, T.
Chen
, J.
Li
, K. Y.
Yang
, S.
Jeon
, O.
Painter
, and K. J.
Vahala
, Nature Photon.
6
, 369
(2012
).36.
I. H.
Agha
, Y.
Okawachi
, and A. L.
Gaeta
, Opt. Express
17
, 16209
(2009
).37.
Y. K.
Chembo
and N.
Yu
, Phys. Rev. A
82
, 033801
(2010
).38.
P.
Del'Haye
, O.
Arcizet
, M. L.
Gorodetsky
, R.
Holzwarth
, and T. J.
Kippenberg
, Nature Photon.
3
, 529
(2009
).39.
J. C.
Knight
, G.
Cheung
, F.
Jacques
, and T. A.
Birks
, Opt. Lett.
22
, 1129
(1997
).40.
O.
Humbach
, H.
Fabian
, U.
Grzesik
, U.
Haken
, and W.
Heitmann
, J. Non-Cryst. Solids
203
, 19
(1996
).41.
T. J.
Kippenberg
, S. M.
Spillane
, and K. J.
Vahala
, Opt. Lett.
27
, 1669
(2002
).42.
J.
Li
, H.
Lee
, T.
Chen
, and K.
Vahala
, Opt. Express
20
, 20170
(2012
).43.
B. K.
Min
, L.
Yang
, and K.
Vahala
, Appl. Phys. Lett.
87
, 181109
(2005
).2013
U.S. Government
You do not currently have access to this content.