Onlangs geleerd van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China, stelden het academische team van de universiteit van Guo Guangcan, professor Dong Chunhua en medewerker Zou Changling, een universeel controlemechanisme voor micro-caviteitsdispersie voor, om de realtime onafhankelijke controle van het optische frequentiekamcentrum te bereiken frequentie en herhalingsfrequentie, en toegepast op de precisiemeting van optische golflengte, nam de nauwkeurigheid van de golflengtemeting toe tot kilohertz (kHz). De bevindingen zijn gepubliceerd in Nature Communications.
Soliton-microkammen op basis van optische microholtes hebben grote onderzoeksinteresse gewekt op het gebied van precisiespectroscopie en optische klokken. Vanwege de invloed van omgevings- en laserruis en aanvullende niet-lineaire effecten in de microholte is de stabiliteit van de soliton-microkam echter sterk beperkt, wat een groot obstakel wordt bij de praktische toepassing van de kam met laag lichtniveau. In eerder werk stabiliseerden en controleerden de wetenschappers de optische frequentiekam door de brekingsindex van het materiaal of de geometrie van de microholte te regelen om real-time feedback te bereiken, wat vrijwel uniforme veranderingen in alle resonantiemodi in de microholte veroorzaakte. tijd, zonder het vermogen om de frequentie en herhaling van de kam onafhankelijk te regelen. Dit beperkt de toepassing van de kam bij weinig licht in de praktische scènes van precisiespectroscopie, microgolffotonen, optisch bereik, enz. aanzienlijk.
Om dit probleem op te lossen, stelde het onderzoeksteam een nieuw fysiek mechanisme voor om de onafhankelijke real-time regeling van de middenfrequentie en de herhalingsfrequentie van de optische frequentiekam te realiseren. Door twee verschillende methoden voor het beheersen van de dispersie van microholten te introduceren, kan het team onafhankelijk de spreiding van verschillende ordes van microholten regelen, om volledige controle te krijgen over verschillende tandfrequenties van optische frequentiekammen. Dit dispersieregulatiemechanisme is universeel voor verschillende geïntegreerde fotonische platforms zoals siliciumnitride en lithiumniobaat, die uitgebreid zijn bestudeerd.
Het onderzoeksteam gebruikte de pomplaser en de hulplaser om onafhankelijk de ruimtelijke modi van verschillende orden van de microholte te regelen om de adaptieve stabiliteit van de pompmodusfrequentie en de onafhankelijke regeling van de frequentiekamherhalingsfrequentie te realiseren. Op basis van de optische kam demonstreerde het onderzoeksteam een snelle, programmeerbare regeling van willekeurige kamfrequenties en paste deze toe op de nauwkeurige meting van de golflengte, waarmee een golfmeter werd gedemonstreerd met een meetnauwkeurigheid in de orde van kilohertz en de mogelijkheid om meerdere golflengten tegelijkertijd te meten. Vergeleken met de eerdere onderzoeksresultaten is de door het onderzoeksteam bereikte meetnauwkeurigheid drie ordes van grootte verbeterd.
De herconfigureerbare soliton-microcomben die in dit onderzoeksresultaat worden gedemonstreerd, leggen de basis voor de realisatie van goedkope, chip-geïntegreerde optische frequentiestandaarden, die zullen worden toegepast in precisiemetingen, optische klok, spectroscopie en communicatie.
Posttijd: 26 september 2023