Нещодавно дізнавшись з Університету науки і технологій Китаю, команда академіків Університету Го Гуанкань, професор Дун Чуньхуа та його співробітник Цзоу Чанлінг, запропонували універсальний механізм керування дисперсією мікропорожнини для досягнення незалежного контролю в режимі реального часу оптичного частотного центру гребінки. частоти та частоти повторення, і застосовано до точного вимірювання довжини оптичної хвилі, точність вимірювання довжини хвилі зросла до кілогерц (кГц).Висновки були опубліковані в Nature Communications.
Солітонні мікрогребінці на основі оптичних мікропорожнин привернули великий інтерес дослідників у сферах прецизійної спектроскопії та оптичних годинників.Однак через вплив навколишнього та лазерного шуму та додаткових нелінійних ефектів у мікрорезонаторі стабільність солітонної мікрогребінки сильно обмежена, що стає основною перешкодою при практичному застосуванні гребінки низького рівня освітлення.У попередній роботі вчені стабілізували та керували гребінкою оптичної частоти, керуючи показником заломлення матеріалу або геометрією мікропорожнини, щоб досягти зворотного зв’язку в реальному часі, що викликало майже рівномірні зміни в усіх режимах резонансу в мікропорожнині одночасно. час, відсутність можливості самостійно контролювати частоту і повторення гребінця.Це значно обмежує застосування гребінця в умовах слабкого освітлення в практичних сценах точної спектроскопії, мікрохвильових фотонів, оптичного вимірювання дальності тощо.
Щоб вирішити цю проблему, дослідницька група запропонувала новий фізичний механізм для реалізації незалежного регулювання в реальному часі центральної частоти та частоти повторення гребінки оптичної частоти.Запровадивши два різні методи контролю дисперсії мікропорожнини, команда може незалежно контролювати дисперсію різних порядків мікропорожнини, щоб досягти повного контролю різних частот зубців оптичної частотної гребінки.Цей механізм регулювання дисперсії є універсальним для різних інтегрованих фотонних платформ, таких як нітрид кремнію та ніобат літію, які були широко вивчені.
Дослідницька група використовувала лазер накачування та допоміжний лазер для незалежного керування просторовими модами різних порядків мікропорожнини для реалізації адаптивної стабільності частоти режиму накачування та незалежного регулювання частоти повторення гребінки частоти.На основі оптичної гребінки дослідницька група продемонструвала швидке програмоване регулювання довільних частот гребінки та застосувала її для точного вимірювання довжини хвилі, продемонструвавши хвилемір із точністю вимірювання порядку кілогерців і здатністю вимірювати декілька довжин хвиль одночасно.Порівняно з результатами попередніх досліджень, точність вимірювань, досягнута дослідницькою групою, досягла трьох порядків покращення.
Реконфігуровані солітонні мікрогребінки, продемонстровані в цьому дослідженні, закладають основу для реалізації недорогих інтегрованих у чіп оптичних стандартів частоти, які будуть застосовуватися в прецизійних вимірюваннях, оптичних годинниках, спектроскопії та зв’язку.
Час публікації: 26 вересня 2023 р