Akurasi pengukuran panjang gelombang berada di urutan kilohertz

Baru-baru ini dipelajari dari Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok, tim akademisi Universitas Guo Guangcan Profesor Dong Chunhua dan kolaborator Zou Changling mengusulkan mekanisme kontrol dispersi rongga mikro universal, untuk mencapai kontrol independen waktu nyata dari pusat sisir frekuensi optik frekuensi dan frekuensi pengulangan, dan diterapkan pada pengukuran presisi panjang gelombang optik, akurasi pengukuran panjang gelombang meningkat menjadi kilohertz (kHz). Temuan ini dipublikasikan di Nature Communications.
Sisir mikro Soliton berdasarkan rongga mikro optik telah menarik minat penelitian yang besar di bidang spektroskopi presisi dan jam optik. Namun, karena pengaruh kebisingan lingkungan dan laser serta efek nonlinier tambahan dalam rongga mikro, stabilitas sisir mikro soliton sangat terbatas, yang menjadi kendala utama dalam penerapan praktis sisir tingkat cahaya rendah. Dalam penelitian sebelumnya, para ilmuwan menstabilkan dan mengendalikan sisir frekuensi optik dengan mengontrol indeks bias material atau geometri rongga mikro untuk mencapai umpan balik waktu nyata, yang menyebabkan perubahan yang hampir seragam di semua mode resonansi di rongga mikro pada saat yang sama. waktu, kurang kemampuan untuk mengontrol frekuensi dan pengulangan sisir secara mandiri. Hal ini sangat membatasi penerapan sisir cahaya rendah dalam adegan praktis spektroskopi presisi, foton gelombang mikro, jangkauan optik, dll.

Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti mengusulkan mekanisme fisik baru untuk mewujudkan pengaturan frekuensi pusat dan frekuensi pengulangan sisir frekuensi optik secara real-time dan independen. Dengan memperkenalkan dua metode kontrol dispersi rongga mikro yang berbeda, tim dapat secara mandiri mengontrol dispersi ordo rongga mikro yang berbeda, sehingga mencapai kontrol penuh terhadap frekuensi gigi berbeda dari sisir frekuensi optik. Mekanisme pengaturan dispersi ini bersifat universal untuk berbagai platform fotonik terintegrasi seperti silikon nitrida dan litium niobate, yang telah dipelajari secara luas.

Tim peneliti menggunakan laser pemompaan dan laser tambahan untuk secara mandiri mengontrol mode spasial dari berbagai tatanan rongga mikro untuk mewujudkan stabilitas adaptif frekuensi mode pemompaan dan pengaturan independen frekuensi pengulangan sisir frekuensi. Berdasarkan sisir optik, tim peneliti mendemonstrasikan pengaturan frekuensi sisir sewenang-wenang yang cepat dan dapat diprogram dan menerapkannya pada pengukuran panjang gelombang yang presisi, mendemonstrasikan pengukur gelombang dengan akurasi pengukuran urutan kilohertz dan kemampuan untuk mengukur beberapa panjang gelombang secara bersamaan. Dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya, akurasi pengukuran yang dicapai tim peneliti telah mencapai peningkatan tiga kali lipat.

Microcomb soliton yang dapat dikonfigurasi ulang yang ditunjukkan dalam hasil penelitian ini meletakkan dasar bagi realisasi standar frekuensi optik terintegrasi chip berbiaya rendah, yang akan diterapkan dalam pengukuran presisi, jam optik, spektroskopi, dan komunikasi.