Недавно је са Универзитета за науку и технологију Кине, Универзитета Гуо Гуангцан, академски тим професор Донг Чунхуа и сарадник Зоу Чанглинг предложио универзални механизам за контролу дисперзије микро-шупљина, како би се постигла независна контрола централне фреквенције оптичког фреквентног чешља и фреквенције понављања у реалном времену, а примењена на прецизно мерење оптичке таласне дужине, тачност мерења таласне дужине повећана је на килохерц (kHz). Резултати су објављени у часопису Nature Communications.
Солитонски микрочешљеви засновани на оптичким микрошупљинама привукли су велико истраживачко интересовање у областима прецизне спектроскопије и оптичких сатова. Међутим, због утицаја шума из околине и ласерске буке и додатних нелинеарних ефеката у микрошупљини, стабилност солитонског микрочешља је знатно ограничена, што постаје главна препрека у практичној примени чешља за слабе нивое осветљења. У претходним радовима, научници су стабилизовали и контролисали оптички фреквентни чешаљ контролишући индекс преламања материјала или геометрију микрошупљине како би постигли повратну спрегу у реалном времену, што је изазвало скоро униформне промене у свим резонантним модовима у микрошупљини истовремено, недостајући могућност независне контроле фреквенције и понављања чешља. Ово знатно ограничава примену чешља за слабе нивое осветљења у практичним сценама прецизне спектроскопије, микроталасних фотона, оптичког мерења домета итд.
Да би решили овај проблем, истраживачки тим је предложио нови физички механизам за реализацију независне регулације централне фреквенције и фреквенције понављања оптичког фреквентног чешља у реалном времену. Увођењем две различите методе контроле дисперзије микрошупљина, тим може независно контролисати дисперзију различитих редова микрошупљина, како би се постигла потпуна контрола различитих фреквенција зуба оптичког фреквентног чешља. Овај механизам регулације дисперзије је универзалан за различите интегрисане фотонске платформе као што су силицијум нитрид и литијум ниобат, које су широко проучаване.
Истраживачки тим је користио пумпни ласер и помоћни ласер за независну контролу просторних модова различитих редова микрошупљине како би остварио адаптивну стабилност фреквенције пумпног мода и независну регулацију фреквенције понављања фреквентног чешља. На основу оптичког чешља, истраживачки тим је демонстрирао брзу, програмабилну регулацију произвољних фреквенција чешља и применио је на прецизно мерење таласне дужине, демонстрирајући таласометар са тачношћу мерења реда величине килохерца и могућношћу истовременог мерења више таласних дужина. У поређењу са претходним резултатима истраживања, тачност мерења коју је постигао истраживачки тим достигла је побољшање од три реда величине.
Реконфигурабилни солитонски микрочешљеви демонстрирани у овом истраживачком резултату постављају темеље за реализацију јефтиних, чип-интегрисаних оптичких фреквентних стандарда, који ће се примењивати у прецизном мерењу, оптичком сату, спектроскопији и комуникацији.
Време објаве: 26. септембар 2023.