Abstract

An approach to the simultaneous measurement of refractive-index (RI) and temperature changes using optical ring resonators is proposed and theoretically demonstrated. With a liquid-core silica ring resonator as an example, two different-order whispering gallery modes (WGMs) might differ in not only RI but also temperature sensitivities. Thus, a second-order sensing matrix should be defined based on these WGMs to determine RI and temperature changes simultaneously. The analysis shows that the RI and temperature detection limits can be achieved on the order of 10<sup>-7</sup> RI unit and 10<sup>-3</sup> K at a wavelength of approximately 780 nm.

© 2012 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. Krioukov, D. J. W. Klunder, A. Driessen, J. Greve, and C. Otto, Opt. Lett. 27, 512 (2002).
  2. T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Opt. Lett. 29, 1224 (2004).
  3. X. Wu, C. Zou, W. Wei, F. Sun, G. Guo, and Z. Han, Chin. Opt. Lett. 8, 709 (2010).
  4. S. Arnold, M. Khoshsima, I. Teraoka, S. Holler, and F. Vollmer, Opt. Lett. 28, 272 (2003).
  5. N. M. Hanumegowda, C. J. Stica, B. C. Patel, I. M. White, and X. Fan, Appl. Phys. Lett. 87, 201107 (2005).
  6. I. M. White, H. Oveys, and X. Fan, Opt. Lett. 31, 1319 (2006).
  7. V. Zamora, A. Diez, M. V. Andres, and B. Gimeno, Opt. Express 15, 12011 (2007).
  8. T. Ling and L. J. Guo, Opt. Express 15, 17424 (2007).
  9. H. Zhu, I. M. White, J. D. Suter, P. S. Dale, and X. Fan, Opt. Express 15, 9139 (2007).
  10. V. Zamora, A. Diez, M. V. Andres, and B. Gimeno, Photon. Nano. Fund. Appl. 9, 149 (2011).
  11. I. M. White and X. D. Fan, Opt. Express 16, 1020 (2008).
  12. X. D. Fan, I. M. White, H. Zhu, J. D. Suter, and H. Oveys, Proc. SPIE 6452, 6452M (2007).
  13. M. Han and A. Wang, Opt. Lett. 32, 1800 (2007).
  14. L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).
  15. J. D. Suter, I. M. White, H. Zhu, and X. Fan, Appl. Opt. 46, 389 (2007).
  16. Q. L. Ma, T. Rossmann, and Z. X. Guo, J. Phys. D Appl. Phys. 41, 245111 (2008).
  17. C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).
  18. B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).
  19. L. Arques, A. Carrascosa, V. Zamora, A. Diez, J. L. Cruz, and M. V. Andres, Opt. Lett. 36, 3452 (2011).
  20. N. Lin, L. Jiang, S. M. Wang, H. Xiao, Y. F. Lu, and H. L. Tsai, Appl. Opt. 50, 3615 (2011).
  21. T. Ling and L. J. Guo, J. Opt. Soc. Am. B 26, 471 (2009).
  22. I. M. White, J. D. Suter, H. Oveys, and X. D. Fan, Opt. Express 15, 646 (2007).
  23. G. M. Hale and M. R. Querry, Appl. Opt. 12, 555 (1973).
  24. N. Lin, L. Jiang, S. M. Wang, H. Xiao, Y. F. Lu, and H. L. Tsai, Appl. Opt. 50, 992 (2011).

2011 (4)

2010 (2)

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

X. Wu, C. Zou, W. Wei, F. Sun, G. Guo, and Z. Han, Chin. Opt. Lett. 8, 709 (2010).

2009 (2)

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

T. Ling and L. J. Guo, J. Opt. Soc. Am. B 26, 471 (2009).

2008 (3)

Q. L. Ma, T. Rossmann, and Z. X. Guo, J. Phys. D Appl. Phys. 41, 245111 (2008).

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

I. M. White and X. D. Fan, Opt. Express 16, 1020 (2008).

2007 (7)

2006 (1)

2005 (1)

N. M. Hanumegowda, C. J. Stica, B. C. Patel, I. M. White, and X. Fan, Appl. Phys. Lett. 87, 201107 (2005).

2004 (1)

2003 (1)

2002 (1)

1973 (1)

Andres, M. V.

Armani, D. K.

Arnold, S.

Arques, L.

Carrascosa, A.

Cruz, J. L.

Dale, P. S.

Diez, A.

Dong, C.

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

Dong, C. H.

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

Driessen, A.

Fan, X.

Fan, X. D.

Gaddam, V.

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

Gaddam, V. R.

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

Gimeno, B.

V. Zamora, A. Diez, M. V. Andres, and B. Gimeno, Photon. Nano. Fund. Appl. 9, 149 (2011).

V. Zamora, A. Diez, M. V. Andres, and B. Gimeno, Opt. Express 15, 12011 (2007).

Gong, Q. H.

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

Greve, J.

Guo, G.

Guo, G. C.

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

Guo, L. J.

Guo, Z. X.

Q. L. Ma, T. Rossmann, and Z. X. Guo, J. Phys. D Appl. Phys. 41, 245111 (2008).

Hale, G. M.

Han, M.

Han, Z.

Han, Z. F.

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

Hanumegowda, N. M.

N. M. Hanumegowda, C. J. Stica, B. C. Patel, I. M. White, and X. Fan, Appl. Phys. Lett. 87, 201107 (2005).

He, L.

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

Holler, S.

Jiang, L.

Jiang, X. F.

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

Khoshsima, M.

Kippenberg, T. J.

Klunder, D. J. W.

Krioukov, E.

Li, B. B.

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

Li, Y.

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

Lin, N.

Ling, T.

Lu, Y. F.

Ma, Q. L.

Q. L. Ma, T. Rossmann, and Z. X. Guo, J. Phys. D Appl. Phys. 41, 245111 (2008).

Otto, C.

Oveys, H.

Ozdemir, S. K.

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

Patel, B. C.

N. M. Hanumegowda, C. J. Stica, B. C. Patel, I. M. White, and X. Fan, Appl. Phys. Lett. 87, 201107 (2005).

Querry, M. R.

Rossmann, T.

Q. L. Ma, T. Rossmann, and Z. X. Guo, J. Phys. D Appl. Phys. 41, 245111 (2008).

Spillane, S. M.

Stica, C. J.

N. M. Hanumegowda, C. J. Stica, B. C. Patel, I. M. White, and X. Fan, Appl. Phys. Lett. 87, 201107 (2005).

Sun, F.

Suter, J. D.

Teraoka, I.

Tsai, H. L.

Vahala, K. J.

Vollmer, F.

Wang, A.

Wang, Q. Y.

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

Wang, S. M.

Wei, W.

White, I. M.

Wu, X.

Xiao, H.

Xiao, L. X.

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

Xiao, Y. F.

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

Yang, L.

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

Zamora, V.

Zhu, H.

Zhu, J.

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

Zou, C.

Appl. Opt. (4)

Appl. Phys. Lett. (4)

C. H. Dong, L. He, Y. F. Xiao, V. R. Gaddam, S. K. Ozdemir, Z. F. Han, G. C. Guo, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 94, 231119 (2009).

B. B. Li, Q. Y. Wang, Y. F. Xiao, X. F. Jiang, Y. Li, L. X. Xiao, and Q. H. Gong, Appl. Phys. Lett. 96, 251109 (2010).

L. He, Y. F. Xiao, C. Dong, J. Zhu, V. Gaddam, and L. Yang, Appl. Phys. Lett. 93, 201102 (2008).

N. M. Hanumegowda, C. J. Stica, B. C. Patel, I. M. White, and X. Fan, Appl. Phys. Lett. 87, 201107 (2005).

Chin. Opt. Lett. (1)

J. Opt. Soc. Am. B (1)

J. Phys. D Appl. Phys. (1)

Q. L. Ma, T. Rossmann, and Z. X. Guo, J. Phys. D Appl. Phys. 41, 245111 (2008).

Opt. Express (5)

Opt. Lett. (6)

Photon. Nano. Fund. Appl. (1)

V. Zamora, A. Diez, M. V. Andres, and B. Gimeno, Photon. Nano. Fund. Appl. 9, 149 (2011).

Proc. SPIE (1)

X. D. Fan, I. M. White, H. Zhu, J. D. Suter, and H. Oveys, Proc. SPIE 6452, 6452M (2007).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.