Nedavno je tim akademika Univerziteta Guo Guangcan, profesor Dong Chunhua i saradnik Zou Changling, predložio univerzalni mehanizam za kontrolu disperzije mikro-šupljina kako bi se postigla nezavisna kontrola centralne frekvencije optičkog frekventnog grebena i frekvencije ponavljanja u realnom vremenu, a primijenjena na precizno mjerenje optičke talasne dužine, tačnost mjerenja talasne dužine povećana je na kiloherc (kHz). Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Communications.
Solitonski mikročešljevi zasnovani na optičkim mikrošupljinama privukli su veliko istraživačko interesovanje u oblastima precizne spektroskopije i optičkih satova. Međutim, zbog uticaja šuma okoline i laserskog šuma, kao i dodatnih nelinearnih efekata u mikrošupljini, stabilnost solitonskog mikročešlja je uveliko ograničena, što predstavlja glavnu prepreku u praktičnoj primjeni češlja za niske nivoe osvetljenosti. U prethodnom radu, naučnici su stabilizovali i kontrolisali optički frekventni češalj kontrolisanjem indeksa prelamanja materijala ili geometrije mikrošupljine kako bi postigli povratnu informaciju u realnom vremenu, što je uzrokovalo gotovo ujednačene promjene u svim rezonantnim modovima u mikrošupljini istovremeno, bez mogućnosti nezavisne kontrole frekvencije i ponavljanja češlja. Ovo uveliko ograničava primjenu češlja za niske nivoe osvetljenosti u praktičnim scenama precizne spektroskopije, mikrotalasnih fotona, optičkog određivanja dometa itd.
Da bi riješili ovaj problem, istraživački tim je predložio novi fizički mehanizam za ostvarivanje nezavisne regulacije centralne frekvencije i frekvencije ponavljanja optičkog frekventnog češlja u realnom vremenu. Uvođenjem dvije različite metode kontrole disperzije mikrošupljina, tim može nezavisno kontrolisati disperziju različitih redova mikrošupljina, kako bi se postigla potpuna kontrola različitih frekvencija zuba optičkog frekventnog češlja. Ovaj mehanizam regulacije disperzije je univerzalan za različite integrisane fotonske platforme kao što su silicijum nitrid i litijum niobat, koje su široko proučavane.
Istraživački tim je koristio pumpni laser i pomoćni laser za nezavisnu kontrolu prostornih modova različitih redova mikrošupljine kako bi ostvario adaptivnu stabilnost frekvencije pumpnog moda i nezavisnu regulaciju frekvencije ponavljanja frekventnog češlja. Na osnovu optičkog češlja, istraživački tim je demonstrirao brzu, programabilnu regulaciju proizvoljnih frekvencija češlja i primijenio je na precizno mjerenje talasne dužine, demonstrirajući talasomjer sa tačnošću mjerenja reda veličine kiloherca i mogućnošću istovremenog mjerenja više talasnih dužina. U poređenju sa prethodnim rezultatima istraživanja, tačnost mjerenja koju je postigao istraživački tim dostigla je poboljšanje od tri reda veličine.
Rekonfigurabilni solitonski mikročešljevi demonstrirani u ovom istraživačkom rezultatu postavljaju temelje za realizaciju jeftinih, čipom integriranih optičkih frekventnih standarda, koji će se primjenjivati u preciznom mjerenju, optičkom satu, spektroskopiji i komunikaciji.
Vrijeme objave: 26. septembar 2023.