Akurasi pengukuran panjang gelombang berada dalam orde kilohertz.

Baru-baru ini, 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 frekuensi pusat sisir frekuensi optik dan frekuensi pengulangan, dan diterapkan pada pengukuran presisi panjang gelombang optik, akurasi pengukuran panjang gelombang meningkat hingga kilohertz (kHz). Temuan tersebut dipublikasikan di Nature Communications.
Mikrokomb soliton berbasis 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 mikrokomb soliton sangat terbatas, yang menjadi hambatan utama dalam aplikasi praktis sisir frekuensi cahaya rendah. Dalam penelitian sebelumnya, para ilmuwan menstabilkan dan mengontrol sisir frekuensi optik dengan mengontrol indeks bias material atau geometri rongga mikro untuk mencapai umpan balik waktu nyata, yang menyebabkan perubahan yang hampir seragam pada semua mode resonansi dalam rongga mikro secara bersamaan, sehingga kurang mampu mengontrol frekuensi dan pengulangan sisir secara independen. Hal ini sangat membatasi aplikasi sisir frekuensi cahaya rendah dalam skenario praktis spektroskopi presisi, foton gelombang mikro, pengukuran jarak optik, dll.

Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti mengusulkan mekanisme fisik baru untuk mewujudkan pengaturan waktu nyata independen dari frekuensi pusat dan frekuensi pengulangan sisir frekuensi optik. Dengan memperkenalkan dua metode kontrol dispersi rongga mikro yang berbeda, tim dapat secara independen mengontrol dispersi dari berbagai orde rongga mikro, sehingga mencapai kontrol penuh atas frekuensi gigi yang berbeda dari sisir frekuensi optik. Mekanisme pengaturan dispersi ini bersifat universal untuk berbagai platform fotonik terintegrasi seperti silikon nitrida dan litium niobat, yang telah banyak dipelajari.

Tim peneliti menggunakan laser pemompa dan laser bantu untuk mengontrol secara independen mode spasial dari berbagai orde rongga mikro guna mewujudkan stabilitas adaptif frekuensi mode pemompaan dan pengaturan independen frekuensi pengulangan sisir frekuensi. Berdasarkan sisir optik, tim peneliti mendemonstrasikan pengaturan frekuensi sisir yang cepat dan terprogram serta menerapkannya pada pengukuran panjang gelombang yang presisi, mendemonstrasikan wavemeter dengan akurasi pengukuran orde kilohertz dan kemampuan untuk mengukur beberapa panjang gelombang secara simultan. Dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya, akurasi pengukuran yang dicapai oleh tim peneliti telah mencapai peningkatan tiga orde besaran.

Mikrokomb 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.