A Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem, a Guo Guangcan egyetem akadémikusai közül Dong Chunhua professzor és Zou Changling munkatárs nemrégiben egy univerzális mikroüreges diszperziós szabályozó mechanizmust javasoltak az optikai frekvencia fésű középfrekvenciájának és az ismétlési frekvenciának valós idejű, független vezérlésére, és ezt az optikai hullámhossz precíziós mérésére alkalmazva a hullámhossz mérési pontossága kilohertzre (kHz) nőtt. Az eredményeket a Nature Communications folyóiratban tették közzé.
Az optikai mikroüregeken alapuló szoliton mikrokombák nagy kutatási érdeklődést keltettek a precíziós spektroszkópia és az optikai órák területén. A környezeti és lézerzaj, valamint a mikroüregben fellépő további nemlineáris hatások miatt azonban a szoliton mikrokombák stabilitása jelentősen korlátozott, ami jelentős akadályt jelent a gyenge fényviszonyok között alkalmazható fésű gyakorlati alkalmazásában. Korábbi munkáikban a tudósok az anyag törésmutatójának vagy a mikroüreg geometriájának szabályozásával stabilizálták és szabályozták az optikai frekvenciafésűt, hogy valós idejű visszacsatolást érjenek el, ami közel egyenletes változásokat okozott a mikroüreg összes rezonanciamódjában egyszerre, és nem volt képes függetlenül szabályozni a fésű frekvenciáját és ismétlődését. Ez nagymértékben korlátozza a gyenge fényviszonyok között alkalmazható fésű gyakorlati alkalmazását a precíziós spektroszkópia, a mikrohullámú fotonok, az optikai távolságmérés stb. területén.
A probléma megoldására a kutatócsoport egy új fizikai mechanizmust javasolt az optikai frekvenciakeverő középfrekvenciájának és ismétlési frekvenciájának független, valós idejű szabályozására. Két különböző mikroüreg-diszperziós szabályozási módszer bevezetésével a csapat egymástól függetlenül szabályozhatja a mikroüregek különböző rendjeinek diszperzióját, így teljes mértékben szabályozhatja az optikai frekvenciakeverő különböző fogfrekvenciáit. Ez a diszperziós szabályozási mechanizmus univerzális a különböző integrált fotonikus platformokon, mint például a szilícium-nitrid és a lítium-niobát, amelyeket széles körben tanulmányoztak.
A kutatócsoport a pumpáló lézert és a segédlézert használta a mikroüreg különböző rendű térbeli móduszainak egymástól független szabályozására, hogy megvalósítsa a pumpáló mód frekvenciájának adaptív stabilitását és a frekvencia-fésű ismétlési frekvenciájának független szabályozását. Az optikai fésűre alapozva a kutatócsoport bemutatta a tetszőleges fésűfrekvenciák gyors, programozható szabályozását, és alkalmazta azt a hullámhossz precíziós mérésére, bemutatva egy olyan hullámmérőt, amelynek mérési pontossága kilohertz nagyságrendű, és képes több hullámhossz egyidejű mérésére. A korábbi kutatási eredményekhez képest a kutatócsoport által elért mérési pontosság három nagyságrendnyi javulást ért el.
Az ebben a kutatási eredményben bemutatott, újrakonfigurálható szoliton mikrokombák megalapozzák az alacsony költségű, chipbe integrált optikai frekvenciastandardok megvalósítását, amelyeket a precíziós mérésben, az optikai órákban, a spektroszkópiában és a kommunikációban fognak alkalmazni.
Közzététel ideje: 2023. szeptember 26.