Yakın zamanda Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden, Guo Guangcan Üniversitesi akademisyenlerinden Profesör Dong Chunhua ve işbirlikçisi Zou Changling, optik frekans tarağı merkez frekansının ve tekrarlama frekansının gerçek zamanlı bağımsız kontrolünü sağlamak için evrensel bir mikro boşluk dağılım kontrol mekanizması önerdi ve bunu optik dalga boyunun hassas ölçümüne uygulayarak dalga boyu ölçüm doğruluğunu kilohertz (kHz) seviyesine çıkardı. Bulgular Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Optik mikro boşluklara dayalı soliton mikro taraklar, hassas spektroskopi ve optik saatler alanlarında büyük araştırma ilgisi çekmiştir. Bununla birlikte, çevresel ve lazer gürültüsünün ve mikro boşluktaki ek doğrusal olmayan etkilerin etkisiyle, soliton mikro tarağın kararlılığı büyük ölçüde sınırlıdır ve bu da düşük ışık seviyeli tarağın pratik uygulamalarında önemli bir engel haline gelmektedir. Önceki çalışmalarda, bilim insanları gerçek zamanlı geri besleme elde etmek için malzemenin kırılma indeksini veya mikro boşluğun geometrisini kontrol ederek optik frekans tarağını stabilize etmiş ve kontrol etmişlerdir; bu da mikro boşluktaki tüm rezonans modlarında aynı anda neredeyse homojen değişikliklere neden olmuş ve tarağın frekansını ve tekrarını bağımsız olarak kontrol etme yeteneğinden yoksun kalmıştır. Bu durum, düşük ışık seviyeli tarağın hassas spektroskopi, mikrodalga fotonları, optik mesafe ölçümü vb. pratik uygulamalarında kullanımını büyük ölçüde sınırlandırmaktadır.
Bu sorunu çözmek için araştırma ekibi, optik frekans tarağının merkez frekansının ve tekrarlama frekansının bağımsız gerçek zamanlı düzenlenmesini gerçekleştirmek üzere yeni bir fiziksel mekanizma önerdi. İki farklı mikro boşluk dağılım kontrol yöntemi kullanarak, ekip farklı mikro boşluk sıralarının dağılımını bağımsız olarak kontrol edebiliyor ve böylece optik frekans tarağının farklı diş frekanslarının tam kontrolünü sağlayabiliyor. Bu dağılım düzenleme mekanizması, silikon nitrür ve lityum niobat gibi yaygın olarak incelenen farklı entegre fotonik platformlar için evrenseldir.
Araştırma ekibi, pompalama lazerini ve yardımcı lazeri kullanarak mikro boşluğun farklı mertebelerdeki uzamsal modlarını bağımsız olarak kontrol ederek, pompalama modu frekansının adaptif kararlılığını ve frekans tarağı tekrarlama frekansının bağımsız olarak düzenlenmesini gerçekleştirdi. Optik tarağa dayanarak, araştırma ekibi keyfi tarak frekanslarının hızlı ve programlanabilir bir şekilde düzenlenmesini gösterdi ve bunu dalga boyunun hassas ölçümüne uygulayarak, kilohertz mertebesinde ölçüm doğruluğuna ve aynı anda birden fazla dalga boyunu ölçebilme yeteneğine sahip bir dalga ölçer geliştirdi. Önceki araştırma sonuçlarıyla karşılaştırıldığında, araştırma ekibi tarafından elde edilen ölçüm doğruluğu üç kat daha iyileştirildi.
Bu araştırma sonucunda gösterilen yeniden yapılandırılabilir soliton mikrotaraklar, hassas ölçüm, optik saat, spektroskopi ve iletişimde kullanılacak düşük maliyetli, çipe entegre optik frekans standartlarının gerçekleştirilmesinin temelini oluşturmaktadır.
Yayın tarihi: 26 Eylül 2023