Zespół naukowców Uniwersytetu Nauki i Technologii w Chinach, profesor Dong Chunhua i Zou Changling, wraz z zespołem profesorów Uniwersytetu Guo Guangcan, zaproponowali niedawno uniwersalny mechanizm kontroli dyspersji mikrownęki, umożliwiający niezależne sterowanie w czasie rzeczywistym częstotliwością środkową grzebienia częstotliwości optycznej i częstotliwością repetycji. Zastosowany do precyzyjnego pomiaru długości fali optycznej, pozwolił na zwiększenie dokładności pomiaru do kiloherców (kHz). Wyniki opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.
Mikrogrzebienie solitonowe oparte na mikrownękach optycznych cieszą się dużym zainteresowaniem badawczym w dziedzinie precyzyjnej spektroskopii i zegarów optycznych. Jednak ze względu na wpływ szumu środowiskowego i laserowego oraz dodatkowe efekty nieliniowe w mikrownęce, stabilność mikrogrzebienia solitonowego jest znacznie ograniczona, co staje się główną przeszkodą w praktycznym zastosowaniu grzebienia o niskim poziomie oświetlenia. W poprzednich pracach naukowcy stabilizowali i kontrolowali grzebień częstotliwości optycznej, kontrolując współczynnik załamania światła materiału lub geometrię mikrownęki, aby uzyskać sprzężenie zwrotne w czasie rzeczywistym, co powodowało niemal równomierne zmiany we wszystkich modach rezonansowych w mikrownęce jednocześnie, bez możliwości niezależnego sterowania częstotliwością i powtarzalnością grzebienia. To znacznie ogranicza zastosowanie grzebienia o niskim poziomie oświetlenia w praktycznych zastosowaniach precyzyjnej spektroskopii, fotonów mikrofalowych, dalmierzy optycznych itp.
Aby rozwiązać ten problem, zespół badawczy zaproponował nowy mechanizm fizyczny, umożliwiający niezależną regulację w czasie rzeczywistym częstotliwości środkowej i częstotliwości repetycji grzebienia częstotliwości optycznej. Dzięki wprowadzeniu dwóch różnych metod sterowania dyspersją mikrownęki, zespół może niezależnie kontrolować dyspersję różnych rzędów mikrownęki, uzyskując pełną kontrolę nad różnymi częstotliwościami zębów grzebienia częstotliwości optycznej. Ten mechanizm regulacji dyspersji jest uniwersalny dla różnych zintegrowanych platform fotonicznych, takich jak azotek krzemu i niobian litu, które były szeroko badane.
Zespół badawczy wykorzystał laser pompujący i laser pomocniczy do niezależnego sterowania modami przestrzennymi różnych rzędów mikrownęki, aby uzyskać adaptacyjną stabilność częstotliwości modu pompującego i niezależną regulację częstotliwości powtarzania grzebienia częstotliwości. W oparciu o grzebień optyczny, zespół badawczy zademonstrował szybką, programowalną regulację dowolnych częstotliwości grzebienia i zastosował ją do precyzyjnego pomiaru długości fali, prezentując falomierz o dokładności pomiaru rzędu kiloherców i możliwości jednoczesnego pomiaru wielu długości fal. W porównaniu z wynikami poprzednich badań, dokładność pomiaru osiągnięta przez zespół badawczy wzrosła o trzy rzędy wielkości.
Rekonfigurowalne mikrogrzebienie solitonowe zaprezentowane w ramach tych badań stanowią podstawę do opracowania tanich, zintegrowanych z układami scalonymi wzorców częstotliwości optycznych, które znajdą zastosowanie w precyzyjnych pomiarach, zegarach optycznych, spektroskopii i komunikacji.
Czas publikacji: 26.09.2023