Efeitos Opto-térmicos em Microrressonadores

• Autor(a) principal: Marques, Victor Antonio Siqueira
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-21082024-105057/
• topic: Dinâmica opto-térmica; Efeitos opto-térmicos; Microrressonadores ópticos; Optical microresonators; Opto-thermal dynamics; Opto-thermal effects

Há um grande interesse em sistemas envolvendo microrressonadores, devido às diversas áreas de aplicação, o que torna importante o estudo do comportamento desses dispositivos. Quando há luz acoplada em microrressonadores do tipo Whispery Gallery Modes (WGM) para fatores de qualidade superiores a 103 , podem ocorrer efeitos térmicos e ópticos não lineares. Esses efeitos, podem variar os comprimentos de onda de ressonância da cavidade e deslocar o espectro da mesma. Desse modo, a previsão quantitativa desses efeitos e de suas consequências no acoplamento da luz no interior de microrressonadores pode ajudar no desenvolvimento de tecnologias de fotônica integrada. Os efeitos gerados pelo acoplamento da luz não são instantâneos e por isso, o sistema com luz acoplada tende a transitar por estados intermediários até encontrar um ponto de equilíbrio ou uma oscilação estável em torno desse mesmo. Foi desenvolvido, então, um modelo teórico estacionário para analisar o equilíbrio na dinâmica opto-térmica. O modelo foi baseado em estudos anteriores, porém, passou a levar em conta todos os efeitos que se mostram importantes, incluindo até mesmo fontes térmicas extras, baseando-se na metodologia experimental que foi utilizada. Também foi feita uma análise da estabilidade do sistema nos pontos de equilíbrio encontrados e deduzida uma análise da faixa de validade das principais equações. Por meio dessa teoria estacionária foram feitas algumas previsões, como temperatura máxima para haver equilíbrio, o deslocamento médio do espectro e a variação da transmissão com o comprimento de onda acoplado. Essas previsões foram comprovadas experimentalmente e com dados de outros estudos. Por fim, foi criado um modelo dinâmico simplificado utilizando o modelo estacionário desenvolvido e outros estudos como base, de modo que soluções numérico-computacionais, mostraram-se mais efetivas. A análise no plano de fases, demonstrou a validade do modelo estacionário, além de permitir a visualização da dinâmica por meio dos ciclos limite em torno dos pontos de equilíbrio estáveis, para os quais o sistema tende, de modo que a teoria estacionária se mostrou como uma simplificação usual da dinâmica opto-térmica.