Ketepatan pengukuran panjang gelombang adalah dalam tertib kilohertz

Baru-baru ini, pasukan ahli akademik Universiti Guo Guangcan, Profesor Dong Chunhua dan kolaborator Zou Changling, telah mencadangkan mekanisme kawalan penyebaran mikrorongga sejagat, untuk mencapai kawalan bebas masa nyata bagi frekuensi pusat sikatan optik dan frekuensi pengulangan, dan digunakan untuk pengukuran ketepatan panjang gelombang optik, ketepatan pengukuran panjang gelombang meningkat kepada kilohertz (kHz). Penemuan ini telah diterbitkan dalam Nature Communications.
Mikrokom Soliton berdasarkan mikrokaviti optik telah menarik minat penyelidikan yang besar dalam bidang spektroskopi ketepatan dan jam optik. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pengaruh hingar persekitaran dan laser serta kesan tak linear tambahan dalam mikrokaviti, kestabilan mikrokom soliton sangat terhad, yang menjadi halangan utama dalam aplikasi praktikal sikat aras cahaya rendah. Dalam kajian terdahulu, saintis menstabilkan dan mengawal sikat frekuensi optik dengan mengawal indeks biasan bahan atau geometri mikrokaviti untuk mencapai maklum balas masa nyata, yang menyebabkan perubahan hampir seragam dalam semua mod resonans dalam mikrokaviti pada masa yang sama, kekurangan keupayaan untuk mengawal frekuensi dan pengulangan sikat secara bebas. Ini sangat mengehadkan aplikasi sikat cahaya rendah dalam adegan praktikal spektroskopi ketepatan, foton gelombang mikro, julat optik, dsb.

Untuk menyelesaikan masalah ini, pasukan penyelidikan mencadangkan mekanisme fizikal baharu untuk merealisasikan pengawalaturan masa nyata bebas bagi frekuensi pusat dan frekuensi pengulangan sikat frekuensi optik. Dengan memperkenalkan dua kaedah kawalan penyebaran mikrorongga yang berbeza, pasukan ini boleh mengawal penyebaran susunan mikrorongga yang berbeza secara bebas, bagi mencapai kawalan penuh frekuensi gigi sikat frekuensi optik yang berbeza. Mekanisme pengawalaturan penyebaran ini adalah universal untuk platform fotonik bersepadu yang berbeza seperti silikon nitrida dan litium niobate, yang telah dikaji secara meluas.

Pasukan penyelidikan menggunakan laser pam dan laser bantu untuk mengawal mod ruang bagi pelbagai susunan mikrorongga secara bebas bagi mencapai kestabilan penyesuaian frekuensi mod pam dan pengawalaturan bebas frekuensi pengulangan sikat frekuensi. Berdasarkan sikat optik, pasukan penyelidikan menunjukkan pengawalaturan frekuensi sikat sewenang-wenang yang pantas dan boleh diprogramkan dan mengaplikasikannya pada pengukuran panjang gelombang yang tepat, menunjukkan meter gelombang dengan ketepatan pengukuran pada susunan kilohertz dan keupayaan untuk mengukur pelbagai panjang gelombang secara serentak. Berbanding dengan hasil penyelidikan sebelumnya, ketepatan pengukuran yang dicapai oleh pasukan penyelidikan telah mencapai peningkatan tiga peringkat magnitud.

Mikrocomb soliton yang boleh dikonfigurasikan semula yang ditunjukkan dalam hasil penyelidikan ini meletakkan asas untuk merealisasikan piawaian frekuensi optik bersepadu cip berkos rendah, yang akan digunakan dalam pengukuran ketepatan, jam optik, spektroskopi dan komunikasi.