Nedavno je tim akademika Sveučilišta Guo Guangcan, profesor Dong Chunhua i suradnik Zou Changling, predložio univerzalni mehanizam kontrole disperzije mikrošupljina kako bi se postigla neovisna kontrola središnje frekvencije optičkog češlja i frekvencije ponavljanja u stvarnom vremenu, a primijenjena na precizno mjerenje optičke valne duljine, točnost mjerenja valne duljine povećana je na kiloherce (kHz). Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Communications.
Solitonski mikročešljevi temeljeni na optičkim mikrošupljinama privukli su veliki istraživački interes u područjima precizne spektroskopije i optičkih satova. Međutim, zbog utjecaja okolišne i laserske buke te dodatnih nelinearnih efekata u mikrošupljini, stabilnost solitonskog mikročešlja je uvelike ograničena, što postaje glavna prepreka u praktičnoj primjeni češlja za niske razine osvjetljenja. U prethodnom radu, znanstvenici su stabilizirali i kontrolirali optički frekvencijski češalj kontrolirajući indeks loma materijala ili geometriju mikrošupljine kako bi postigli povratnu informaciju u stvarnom vremenu, što je uzrokovalo gotovo ujednačene promjene u svim rezonantnim modovima u mikrošupljini istovremeno, bez mogućnosti neovisne kontrole frekvencije i ponavljanja češlja. To uvelike ograničava primjenu češlja za niske razine osvjetljenja u praktičnim scenama precizne spektroskopije, mikrovalnih fotona, optičkog dometa itd.
Kako bi riješio ovaj problem, istraživački tim predložio je novi fizički mehanizam za ostvarivanje neovisne regulacije središnje frekvencije i frekvencije ponavljanja optičkog frekvencijskog češlja u stvarnom vremenu. Uvođenjem dvije različite metode kontrole disperzije mikrošupljina, tim može neovisno kontrolirati disperziju različitih redova mikrošupljina, kako bi se postigla potpuna kontrola različitih frekvencija zubaca optičkog frekvencijskog češlja. Ovaj mehanizam regulacije disperzije univerzalan je za različite integrirane fotonske platforme poput silicijevog nitrida i litijevog niobata, koje su široko proučavane.
Istraživački tim koristio je pumpni laser i pomoćni laser za neovisno upravljanje prostornim modovima različitih redova mikrošupljine kako bi ostvario adaptivnu stabilnost frekvencije pumpnog moda i neovisnu regulaciju frekvencije ponavljanja frekvencijskog češlja. Na temelju optičkog češlja, istraživački tim demonstrirao je brzu, programabilnu regulaciju proizvoljnih frekvencija češlja i primijenio je na precizno mjerenje valne duljine, demonstrirajući valomjer s točnošću mjerenja reda veličine kiloherca i mogućnošću istovremenog mjerenja više valnih duljina. U usporedbi s prethodnim rezultatima istraživanja, točnost mjerenja koju je postigao istraživački tim dosegla je poboljšanje od tri reda veličine.
Rekonfigurabilni solitonski mikročešljevi demonstrirani u ovom istraživačkom rezultatu postavljaju temelje za realizaciju jeftinih, čipom integriranih optičkih frekvencijskih standarda, koji će se primjenjivati u preciznom mjerenju, optičkom satu, spektroskopiji i komunikaciji.
Vrijeme objave: 26. rujna 2023.