Recent, conform unei academicienie de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China, profesorul Dong Chunhua și colaboratorul Zou Changling de la Universitatea Guo Guangcan, au propus un mecanism universal de control al dispersiei micro-cavităților, pentru a realiza un control independent în timp real al frecvenței centrale a pieptenului de frecvență optică și al frecvenței de repetiție. Aplicat la măsurarea precisă a lungimii de undă optice, precizia măsurării lungimii de undă a crescut la kiloherți (kHz). Rezultatele au fost publicate în Nature Communications.
Micropieptenii solitonici bazați pe microcavități optice au atras un mare interes în cercetare în domeniile spectroscopiei de precizie și ceasurilor optice. Cu toate acestea, din cauza influenței zgomotului de mediu și a zgomotului laser, precum și a efectelor neliniare suplimentare în microcavitate, stabilitatea micropieptenului solitonic este foarte limitată, ceea ce devine un obstacol major în aplicarea practică a pieptenului pentru niveluri scăzute de lumină. În lucrările anterioare, oamenii de știință au stabilizat și controlat pieptenele de frecvență optică prin controlul indicelui de refracție al materialului sau al geometriei microcavității pentru a obține feedback în timp real, ceea ce a cauzat modificări aproape uniforme în toate modurile de rezonanță din microcavitate în același timp, lipsindu-le capacitatea de a controla independent frecvența și repetiția pieptenului. Acest lucru limitează foarte mult aplicarea pieptenului pentru lumină slabă în scenele practice de spectroscopie de precizie, fotoni cu microunde, telemetrie optică etc.
Pentru a rezolva această problemă, echipa de cercetare a propus un nou mecanism fizic pentru a realiza reglarea independentă în timp real a frecvenței centrale și a frecvenței de repetiție a pieptenului de frecvență optică. Prin introducerea a două metode diferite de control al dispersiei microcavităților, echipa poate controla independent dispersia diferitelor ordine de microcavități, astfel încât să obțină controlul complet al diferitelor frecvențe dinți ai pieptenului de frecvență optică. Acest mecanism de reglare a dispersiei este universal pentru diferite platforme fotonice integrate, cum ar fi nitrura de siliciu și niobatul de litiu, care au fost studiate pe scară largă.
Echipa de cercetare a utilizat laserul de pompare și laserul auxiliar pentru a controla independent modurile spațiale de diferite ordine ale microcavității, pentru a realiza stabilitatea adaptivă a frecvenței modului de pompare și reglarea independentă a frecvenței de repetiție a pieptenului de frecvență. Pe baza pieptenului optic, echipa de cercetare a demonstrat o reglare rapidă și programabilă a frecvențelor arbitrare ale pieptenului și a aplicat-o la măsurarea precisă a lungimii de undă, demonstrând un undometru cu o precizie de măsurare de ordinul kilohertzilor și capacitatea de a măsura simultan mai multe lungimi de undă. Comparativ cu rezultatele cercetărilor anterioare, precizia măsurării obținută de echipa de cercetare a atins o îmbunătățire de trei ordine de mărime.
Micropieptenii solitonici reconfigurabili demonstrati în acest rezultat al cercetării pun bazele realizării unor standarde de frecvență optică integrate în cip, cu costuri reduse, care vor fi aplicate în măsurători de precizie, ceas optic, spectroscopie și comunicații.
Data publicării: 26 septembrie 2023