Von Flüstergalerieresonatoren zu neuartigen optischen Bauelementen

Flüstergaleriemoden in Mikroscheibenresonatoren sind aufgrund ihrer hohen Gütefaktoren und der Kontrollierbarkeit ihrer Eigenschaften durch die Resonatorgeometrie ein universeller Baustein zahlloser optischer Systeme. Hier zeigen wir, dass ihre Anordnung in zwei- und dreidimensionalen Ensembles die Anwendungsmöglichkeiten um ein Vielfaches erweitern kann. Grundlage dafür ist die Kopplung zwischen den einzelnen Resonatoren, die empfindlich u.a. vom Abstand der Kavitäten abhängt und so zugleich gesteuert werden kann. Basis dieses kollektiven Verhaltens sind Interferenzeffekte der mesoskopischen Optik, die in allen Resonator-Arrays mit charakteristischen Systemlängen im Bereich der Wellenlänge des Lichts auftreten. Wir demonstrieren deren Wirksamkeit anhand von FDTD-Simulationen einer linearen Resonatorenkette und zeigen, wie und warum die Hauptabstrahlrichtung des Systems umgekehrt werden kann. Dabei erweisen sich Methoden sowohl aus der Antennentheorie als auch aus der nichtlinearen Dynamik (Phasenraumbeschreibung) als zielführend. Wir adressieren des Weiteren drei-dimensionale Anordnungen und charakterisieren die Robustheit der Effekte im Hinblick auf Fabrikationstoleranzen.