Недавно получив знания из Университета науки и технологий Китая, академическая группа Университета Го Гуанцана профессор Дун Чуньхуа и его сотрудник Цзоу Чанлин предложили универсальный механизм управления дисперсией микрополостей, позволяющий добиться независимого управления центром гребенки оптических частот в реальном времени. частота и частота повторения, а также применительно к прецизионному измерению оптической длины волны, точность измерения длины волны увеличилась до килогерца (кГц).Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.
Солитонные микрогребенки на основе оптических микрорезонаторов вызвали большой интерес исследователей в области прецизионной спектроскопии и оптических часов.Однако из-за влияния окружающего и лазерного шума, а также дополнительных нелинейных эффектов в микрорезонаторе стабильность солитонной микрогребенки сильно ограничена, что становится основным препятствием в практическом применении гребенки при низком уровне освещенности.В предыдущей работе ученые стабилизировали и контролировали гребенку оптических частот, контролируя показатель преломления материала или геометрию микрорезонатора для достижения обратной связи в реальном времени, что вызывало почти однородные изменения во всех резонансных модах в микрорезонаторе одновременно. время, не имея возможности самостоятельно контролировать частоту и повторение гребенки.Это значительно ограничивает применение гребенки для слабого освещения в практических целях прецизионной спектроскопии, микроволновых фотонов, оптической локации и т. д.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа предложила новый физический механизм для реализации независимого регулирования в реальном времени центральной частоты и частоты повторения гребенки оптических частот.Внедрив два разных метода управления дисперсией микрополостей, команда может независимо контролировать дисперсию микрополостей разных порядков, чтобы добиться полного контроля различных частот зубцов гребенки оптических частот.Этот механизм регулирования дисперсии является универсальным для различных интегрированных фотонных платформ, таких как нитрид кремния и ниобат лития, которые широко изучены.
Исследовательская группа использовала лазер накачки и вспомогательный лазер для независимого управления пространственными модами разных порядков микрорезонатора, чтобы реализовать адаптивную стабильность частоты режима накачки и независимое регулирование частоты повторения гребенки частот.На основе оптической гребенки исследовательская группа продемонстрировала быстрое программируемое регулирование произвольных частот гребенки и применила ее для прецизионного измерения длины волны, продемонстрировав волномер с точностью измерения порядка килогерца и способностью измерять несколько длин волн одновременно.По сравнению с результатами предыдущих исследований точность измерений, достигнутая исследовательской группой, достигла улучшения на три порядка.
Реконфигурируемые солитонные микрогребенки, продемонстрированные в результате этого исследования, закладывают основу для реализации недорогих интегрированных в чип оптических стандартов частоты, которые будут применяться в прецизионных измерениях, оптических часах, спектроскопии и связи.
Время публикации: 26 сентября 2023 г.