实验证明热毛细波在微球表面被激发
光学
2026-04-10 v1 材料科学
摘要
围栏模量（WGM）微球共振器已成为 various 光子学应用中 versatile 的平台。尽管取得了显著进展，但其在短波长上的性能受散射引起的光损耗的根本限制，这些损耗限制了可实现的品质因数（Q 因数）。虽然表面粗糙度长期被认识为这些损耗的主要原因，但其物理起源仍不明确，现有理解将其归因于不可避免的制造瑕疵。本文证明，热力学激发的毛细波是微球腔体散射损耗的根本来源。通过高分辨率原子力显微镜（AFM）结合严格的统计分析，我们在亚纳米尺度上定量识别冻结毛细波波动的特征信号。实验提取的粗糙度参数与基于毛细波理论的理论预测高度吻合。这些发现从根本上修正了对表面散射损耗的现行解释，确立热力学波动而非制造缺陷为限制性粗糙度机制。通过识别冻结毛细波作为限制因素，本工作为通过制造管理策略开发超高 Q 因数微球共振器开辟了新途径，尤其是在散射损耗最严重的可见光和紫外光光子学应用中。
引用
@article{arxiv.2604.08255,
title = {Experimental Evidence of Thermal Capillary Waves Excitation on a Microsphere Surface},
author = {Abhishek Sureshkumar and Georges Perin and Julien Lapeyre and Rozenn Bernard and Kelig Terrien and Bertrand Dudoux and Adil Haboucha and Hélène Ollivier and Yannick Dumeige and Stéphane Trebaol},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.08255},
year = {2026}
}
备注
9 pages, 4 figures