For nylig har professor Dong Chunhua, et akademikerteam fra det kinesiske universitet for videnskab og teknologi, og et team af forskere, der arbejder med Guo Guangcans universitet, foreslået en universel mekanisme til kontrol af mikrokavitetsdispersion for at opnå uafhængig realtidskontrol af den optiske frekvenskamcenterfrekvens og repetitionsfrekvens. Ved at anvende den til præcisionsmåling af den optiske bølgelængde øges nøjagtigheden af bølgelængdemålingen til kilohertz (kHz). Resultaterne er blevet offentliggjort i Nature Communications.
Soliton-mikrokamme baseret på optiske mikrokaviteter har tiltrukket sig stor forskningsinteresse inden for præcisionsspektroskopi og optiske ure. På grund af indflydelsen fra miljø- og laserstøj samt yderligere ikke-lineære effekter i mikrokaviteten er stabiliteten af soliton-mikrokammen dog stærkt begrænset, hvilket bliver en væsentlig hindring i den praktiske anvendelse af kammen til lavt lysniveau. I tidligere arbejde stabiliserede og kontrollerede forskerne den optiske frekvenskam ved at kontrollere materialets brydningsindeks eller mikrokavitetens geometri for at opnå feedback i realtid, hvilket forårsagede næsten ensartede ændringer i alle resonanstilstande i mikrokaviteten på samme tid, uden evnen til uafhængigt at kontrollere kammens frekvens og gentagelse. Dette begrænser i høj grad anvendelsen af kammen til lavt lys i de praktiske scener med præcisionsspektroskopi, mikrobølgefotoner, optisk afstandsmåling osv.
For at løse dette problem foreslog forskerholdet en ny fysisk mekanisme til at realisere uafhængig realtidsregulering af centerfrekvensen og repetitionsfrekvensen for den optiske frekvenskam. Ved at introducere to forskellige metoder til styring af mikrokavitetsdispersion kan holdet uafhængigt styre dispersionen af forskellige størrelser af mikrokavitet for at opnå fuld kontrol over forskellige tandfrekvenser i den optiske frekvenskam. Denne dispersionsreguleringsmekanisme er universel for forskellige integrerede fotoniske platforme såsom siliciumnitrid og lithiumniobat, som er blevet grundigt undersøgt.
Forskerholdet brugte pumpelaseren og hjælpelaseren til uafhængigt at styre de rumlige tilstande af forskellige størrelsesordener i mikrokaviteten for at realisere den adaptive stabilitet af pumpetilstandsfrekvensen og den uafhængige regulering af frekvenskammens repetitionsfrekvens. Baseret på den optiske kam demonstrerede forskerholdet hurtig, programmerbar regulering af vilkårlige kamfrekvenser og anvendte den til præcisionsmåling af bølgelængde, hvilket demonstrerede et bølgemåler med en målenøjagtighed i størrelsesordenen kilohertz og evnen til at måle flere bølgelængder samtidigt. Sammenlignet med tidligere forskningsresultater har den målenøjagtighed, som forskerholdet har opnået, nået en forbedring på tre størrelsesordener.
De rekonfigurerbare soliton-mikrokam, der demonstreres i dette forskningsresultat, lægger grundlaget for realiseringen af billige, chipintegrerede optiske frekvensstandarder, som vil blive anvendt i præcisionsmåling, optisk ur, spektroskopi og kommunikation.
Opslagstidspunkt: 26. september 2023