A precisión da medición da lonxitude de onda é da orde de quilohercios

Un equipo académico da Universidade de Ciencia e Tecnoloxía da China, composto polo profesor Dong Chunhua e o seu colaborador Zou Changling, propuxo un mecanismo universal de control da dispersión de microcavidades para lograr un control independente en tempo real da frecuencia central do peite de frecuencia óptica e da frecuencia de repetición. Aplicado á medición precisa da lonxitude de onda óptica, a precisión da medición da lonxitude de onda aumentou a quilohercios (kHz). Os achados publicáronse en Nature Communications.
Os micropeites de solitón baseados en microcavidades ópticas espertaron un grande interese investigador nos campos da espectroscopia de precisión e os reloxos ópticos. Non obstante, debido á influencia do ruído ambiental e láser e a efectos non lineais adicionais na microcavidade, a estabilidade do micropeite de solitón é moi limitada, o que se converte nun obstáculo importante na aplicación práctica do peite de baixo nivel de luz. En traballos anteriores, os científicos estabilizaron e controlaron o peite de frecuencia óptica controlando o índice de refracción do material ou a xeometría da microcavidade para lograr unha retroalimentación en tempo real, o que provocou cambios case uniformes en todos os modos de resonancia na microcavidade ao mesmo tempo, sen a capacidade de controlar de forma independente a frecuencia e a repetición do peite. Isto limita en gran medida a aplicación do peite de pouca luz en escenas prácticas de espectroscopia de precisión, fotóns de microondas, medición de distancias ópticas, etc.

Para resolver este problema, o equipo de investigación propuxo un novo mecanismo físico para realizar a regulación independente en tempo real da frecuencia central e da frecuencia de repetición do peite de frecuencia óptico. Ao introducir dous métodos diferentes de control da dispersión de microcavidades, o equipo pode controlar de forma independente a dispersión de diferentes ordes de microcavidades, para así lograr un control total das diferentes frecuencias de dentes do peite de frecuencia óptico. Este mecanismo de regulación da dispersión é universal para diferentes plataformas fotónicas integradas como o nitruro de silicio e o niobato de litio, que foron amplamente estudadas.

O equipo de investigación empregou o láser de bombeo e o láser auxiliar para controlar de forma independente os modos espaciais de diferentes ordes da microcavidade para lograr a estabilidade adaptativa da frecuencia do modo de bombeo e a regulación independente da frecuencia de repetición do peite de frecuencia. Baseándose no peite óptico, o equipo de investigación demostrou unha regulación rápida e programable de frecuencias arbitrarias de peite e aplicouna á medición de precisión da lonxitude de onda, demostrando un ondímetro cunha precisión de medición da orde de quilohercios e a capacidade de medir varias lonxitudes de onda simultaneamente. En comparación cos resultados da investigación anterior, a precisión de medición acadada polo equipo de investigación alcanzou unha mellora de tres ordes de magnitude.

Os micropeines de solitóns reconfigurables demostrados neste resultado de investigación sentan as bases para a realización de estándares de frecuencia óptica integrados en chips de baixo custo, que se aplicarán en medición de precisión, reloxo óptico, espectroscopia e comunicación.