Hiljuti Hiina Teadus- ja Tehnoloogiaülikoolist, Guo Guangcani ülikooli akadeemikute meeskonnast, pakkusid professor Dong Chunhua ja kaastöötaja Zou Changling välja universaalse mikroõõnsuste dispersiooni juhtimismehhanismi, mis saavutab optilise sageduse kammi kesksageduse ja kordussageduse reaalajas sõltumatu juhtimise ning mida rakendades optilise lainepikkuse täpseks mõõtmiseks suurenes lainepikkuse mõõtmise täpsus kilohertsini (kHz). Tulemused avaldati ajakirjas Nature Communications.
Optilistel mikroõõnsustel põhinevad soliton-mikrokammid on äratanud suurt uurimishuvi täppisspektroskoopia ja optiliste kellade valdkonnas. Keskkonna- ja lasermüra ning täiendavate mittelineaarsete efektide mõju tõttu mikroõõnsuses on soliton-mikrokammi stabiilsus aga oluliselt piiratud, mis muutub peamiseks takistuseks hämaras töötava kammi praktilisel rakendamisel. Varasemas töös stabiliseerisid ja juhtisid teadlased optilist sageduskammi, kontrollides materjali murdumisnäitajat või mikroõõnsuse geomeetriat, et saavutada reaalajas tagasiside, mis põhjustas mikroõõnsuses kõigi resonantsimoodide peaaegu ühtlaseid muutusi, ilma et oleks võimalik kammi sagedust ja kordust iseseisvalt juhtida. See piirab oluliselt hämaras töötava kammi rakendamist täppisspektroskoopia, mikrolaine-footonite, optilise kauguse mõõtmise jms praktilistes stseenides.
Selle probleemi lahendamiseks pakkus uurimisrühm välja uue füüsikalise mehhanismi, mis realiseerib optilise sageduskammi kesksageduse ja kordussageduse sõltumatu reaalajas reguleerimise. Kahe erineva mikroõõnsuste dispersiooni juhtimise meetodi abil saab meeskond sõltumatult juhtida mikroõõnsuste erinevat järku dispersiooni, saavutades seeläbi optilise sageduskammi erinevate hambasageduste täieliku kontrolli. See dispersiooni reguleerimise mehhanism on universaalne erinevate integreeritud footonplatvormide, näiteks räninitriidi ja liitiumniobaadi puhul, mida on laialdaselt uuritud.
Uurimisrühm kasutas pumpamislaserit ja abilaserit mikroõõnsuse eri järkude ruumiliste moodide sõltumatuks juhtimiseks, et saavutada pumpamisrežiimi sageduse adaptiivne stabiilsus ja sageduskammi kordussageduse sõltumatu reguleerimine. Optilise kammi põhjal demonstreeris uurimisrühm suvaliste kammisageduste kiiret ja programmeeritavat reguleerimist ning rakendas seda lainepikkuse täpseks mõõtmiseks, demonstreerides lainemeetrit, mille mõõtmistäpsus on kilohertsi suurusjärgus ja mis suudab samaaegselt mõõta mitut lainepikkust. Võrreldes varasemate uurimistulemustega on uurimisrühma saavutatud mõõtmistäpsus paranenud kolme suurusjärgu võrra.
Selles uurimistulemuses demonstreeritud rekonfigureeritavad soliton-mikrokombid loovad aluse odavate, kiibiga integreeritud optiliste sagedusstandardite realiseerimisele, mida rakendatakse täppismõõtmises, optilises kellas, spektroskoopias ja kommunikatsioonis.
Postituse aeg: 26. september 2023