Nesen Ķīnas Zinātnes un tehnoloģiju universitātes Guo Guangcan akadēmiķu komandas profesors Duns Čunhua un līdzstrādnieks Zou Čanglins ierosināja universālu mikrodobumu dispersijas kontroles mehānismu, lai panāktu optiskās frekvences ķemmes centrālās frekvences un atkārtošanās frekvences neatkarīgu kontroli reāllaikā, un, pielietojot to optiskā viļņa garuma precīzai mērīšanai, viļņa garuma mērīšanas precizitāte palielinājās līdz kiloherciem (kHz). Secinājumi tika publicēti žurnālā Nature Communications.
Solitona mikroķemmes, kuru pamatā ir optiskie mikrodobumi, ir piesaistījušas lielu pētniecisko interesi precīzās spektroskopijas un optisko pulksteņu jomā. Tomēr vides un lāzera trokšņa ietekmes, kā arī papildu nelineāro efektu dēļ mikrodobumā solitona mikroķemmes stabilitāte ir ievērojami ierobežota, kas kļūst par galveno šķērsli vāja apgaismojuma līmeņa ķemmes praktiskajā pielietošanā. Iepriekšējā darbā zinātnieki stabilizēja un kontrolēja optisko frekvenču ķemmi, kontrolējot materiāla refrakcijas indeksu vai mikrodobuma ģeometriju, lai panāktu reāllaika atgriezenisko saiti, kas izraisīja gandrīz vienmērīgas izmaiņas visos rezonanses režīmos mikrodobumā vienlaikus, nespējot neatkarīgi kontrolēt ķemmes frekvenci un atkārtošanos. Tas ievērojami ierobežo vāja apgaismojuma ķemmes pielietošanu precīzās spektroskopijas, mikroviļņu fotonu, optiskā diapazona noteikšanas u.c. praktiskajās jomās.
Lai atrisinātu šo problēmu, pētnieku komanda ierosināja jaunu fizisku mehānismu, lai realizētu optiskās frekvenču ķemmes centrālās frekvences un atkārtošanās frekvences neatkarīgu regulēšanu reāllaikā. Ieviešot divas dažādas mikrodobumu dispersijas kontroles metodes, komanda var neatkarīgi kontrolēt dažādu mikrodobumu secību dispersiju, lai panāktu pilnīgu optiskās frekvenču ķemmes dažādu zobu frekvenču kontroli. Šis dispersijas regulēšanas mehānisms ir universāls dažādām integrētām fotoniskām platformām, piemēram, silīcija nitrīdam un litija niobātam, kas ir plaši pētītas.
Pētnieku komanda izmantoja sūknēšanas lāzeru un palīglāzeru, lai neatkarīgi kontrolētu dažādu mikrodobumu pakāpju telpiskos režīmus, tādējādi panākot sūknēšanas režīma frekvences adaptīvo stabilitāti un frekvenču ķemmes atkārtošanās frekvences neatkarīgu regulēšanu. Balstoties uz optisko ķemmi, pētnieku komanda demonstrēja ātru, programmējamu patvaļīgu ķemmes frekvenču regulēšanu un pielietoja to precīzai viļņu garuma mērīšanai, demonstrējot viļņmetru ar mērījumu precizitāti kilohercu kārtā un spēju vienlaikus mērīt vairākus viļņu garumus. Salīdzinot ar iepriekšējo pētījumu rezultātiem, pētnieku komandas sasniegtā mērījumu precizitāte ir uzlabojusies par trim lieluma pakāpēm.
Šajā pētījuma rezultātā demonstrētās rekonfigurējamās solitonu mikrokombas liek pamatu lētu, mikroshēmā integrētu optisko frekvenču standartu ieviešanai, kas tiks izmantoti precīzās mērīšanas, optiskā pulksteņa, spektroskopijas un komunikācijas jomā.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 26. septembris