Точноста на мерењето на брановата должина е од редот на килохерци

Неодамна, академиците од Универзитетот за наука и технологија на Кина, Универзитетот Гуо Гуангкан, предложија универзален механизам за контрола на дисперзијата на микро-шуплини, за да се постигне независна контрола во реално време на централната фреквенција на чешелот на оптичката фреквенција и фреквенцијата на повторување, а применет за прецизно мерење на оптичката бранова должина, точноста на мерењето на брановата должина се зголеми на килохерци (kHz). Наодите беа објавени во Nature Communications.
Солитонските микрокомби базирани на оптички микрошуплини привлекоа голем истражувачки интерес во областите на прецизна спектроскопија и оптички часовници. Сепак, поради влијанието на шумот од околината и ласерскиот шум и дополнителните нелинеарни ефекти во микрошуплината, стабилноста на солитонскиот микрокомб е значително ограничена, што станува голема пречка во практичната примена на чешелот за ниско ниво на светлина. Во претходната работа, научниците го стабилизираа и контролираа чешелот за оптичка фреквенција со контролирање на индексот на прекршување на материјалот или геометријата на микрошуплината за да постигнат повратни информации во реално време, што предизвика речиси униформни промени во сите резонантни режими во микрошуплината истовремено, без можност за независно контролирање на фреквенцијата и повторувањето на чешелот. Ова во голема мера ја ограничува примената на чешелот за ниско ниво на светлина во практичните сцени на прецизна спектроскопија, микробранови фотони, оптичко мерење итн.

За да се реши овој проблем, истражувачкиот тим предложи нов физички механизам за реализација на независна регулација во реално време на централната фреквенција и фреквенцијата на повторување на оптичкиот фреквентен чешел. Со воведување на два различни методи за контрола на дисперзија на микрошуплини, тимот може независно да ја контролира дисперзијата на различни редови на микрошуплини, со цел да се постигне целосна контрола на различните фреквенции на забите на оптичкиот фреквентен чешел. Овој механизам за регулација на дисперзија е универзален за различни интегрирани фотонски платформи како што се силициум нитрид и литиум ниобат, кои се широко проучувани.

Истражувачкиот тим го користеше пумпниот ласер и помошниот ласер за независно контролирање на просторните режими од различни редови на микрошуплината за да ја реализира адаптивната стабилност на фреквенцијата на пумпниот режим и независното регулирање на фреквенцијата на повторување на чешелот на фреквенцијата. Врз основа на оптичкиот чешел, истражувачкиот тим демонстрираше брза, програмабилна регулација на произволни чешел фреквенции и ја примени за прецизно мерење на брановата должина, демонстрирајќи бранометар со точност на мерење од редот на килохерци и можност за мерење на повеќе бранови должини истовремено. Во споредба со претходните резултати од истражувањето, точноста на мерењето постигната од истражувачкиот тим достигна подобрување од три реда на големина.

Реконфигурабилните солитонски микрокомби демонстрирани во овој истражувачки резултат ја поставуваат основата за реализација на нискобуџетни, чип-интегрирани оптички фреквентни стандарди, кои ќе се применуваат во прецизно мерење, оптички часовник, спектроскопија и комуникација.