Źródło światła o wielu długościach fal na płaskiej powierzchni

Wielofaloweźródło światłana płaskim arkuszu

Chipy optyczne są nieuniknioną ścieżką kontynuacji prawa Moore'a, stały się konsensusem środowiska akademickiego i przemysłu, mogą skutecznie rozwiązać problemy z szybkością i zużyciem energii, przed którymi stają chipy elektroniczne, oczekuje się, że wywrócą przyszłość inteligentnego przetwarzania danych i ultraszybkich prędkościkomunikacja optyczna. W ostatnich latach ważny przełom technologiczny w fotonice opartej na krzemie skupia się na opracowaniu solitonowych grzebieni częstotliwości optycznych z mikrownękami na poziomie chipa, które mogą generować równomiernie rozmieszczone grzebienie częstotliwości przez mikrownęki optyczne. Ze względu na zalety wysokiej integracji, szerokiego widma i wysokiej częstotliwości powtarzania, źródło światła solitonowego z mikrownęką na poziomie chipa ma potencjalne zastosowania w komunikacji o dużej wydajności, spektroskopii,fotonika mikrofalowa, pomiary precyzyjne i inne dziedziny. Ogólnie rzecz biorąc, wydajność konwersji pojedynczego solitonowego grzebienia częstotliwości optycznej z mikrownęką jest często ograniczona przez odpowiednie parametry mikrownęki optycznej. Przy określonej mocy pompy moc wyjściowa pojedynczego solitonowego grzebienia częstotliwości optycznej z mikrownęką jest często ograniczona. Wprowadzenie zewnętrznego systemu wzmocnienia optycznego nieuchronnie wpłynie na stosunek sygnału do szumu. Dlatego też płaski profil widmowy grzebienia częstotliwości optycznej solitonu z mikrownęką stał się dążeniem do tego pola.

Ostatnio zespół badawczy w Singapurze poczynił istotne postępy w dziedzinie źródeł światła o wielu długościach fal na płaskich arkuszach. Zespół badawczy opracował optyczny chip z mikrownęką o płaskim, szerokim spektrum i niemal zerowej dyspersji, a następnie skutecznie wyposażył chip optyczny w sprzężenie krawędziowe (strata sprzężenia mniejsza niż 1 dB). W oparciu o chip z mikrownęką optyczną, silny efekt termooptyczny w mikrownęce optycznej zostaje przezwyciężony przez schemat techniczny podwójnego pompowania i realizowane jest źródło światła o wielu długościach fal z płaską mocą widmową. Dzięki systemowi kontroli sprzężenia zwrotnego system źródła solitonu o wielu długościach fali może pracować stabilnie przez ponad 8 godzin.

Moc widmowa źródła światła jest w przybliżeniu trapezowa, częstotliwość powtarzania wynosi około 190 GHz, widmo płaskie obejmuje 1470-1670 nm, płaskość wynosi około 2,2 dBm (odchylenie standardowe), a płaski zakres widmowy zajmuje 70% całego zakres widmowy obejmujący pasmo S+C+L+U. Wyniki badań mogą znaleźć zastosowanie w połączeniach optycznych o dużej przepustowości i wielowymiarowychoptycznysystemy komputerowe. Na przykład w systemie demonstracyjnym komunikacji o dużej pojemności, opartym na źródle grzebieniowym solitonowym z mikrownękami, grupa grzebieni częstotliwości o dużej różnicy energii boryka się z problemem niskiego stosunku sygnału do szumu, podczas gdy źródło solitonu o płaskiej mocy widmowej może skutecznie przezwyciężyć ten problem i pomóc poprawić SNR w równoległym przetwarzaniu informacji optycznych, co ma istotne znaczenie inżynieryjne.

Praca zatytułowana „Flat soliton microcomb source” została opublikowana jako artykuł tytułowy w czasopiśmie Opto-Electronic Science w ramach numeru „Digital and Intelligent Optics”.

Rys. 1. Schemat realizacji wielofalowego źródła światła na płaskiej płycie