Recentment, segons un informe de la Universitat de Ciència i Tecnologia de la Xina, l'equip acadèmic de la Universitat Guo Guangcan, el professor Dong Chunhua i el col·laborador Zou Changling, van proposar un mecanisme universal de control de dispersió de microcavitats per aconseguir un control independent en temps real de la freqüència central del pinta de freqüència òptica i la freqüència de repetició. Aplicat a la mesura precisa de la longitud d'ona òptica, la precisió de la mesura de la longitud d'ona va augmentar fins a quilohertzs (kHz). Els resultats es van publicar a Nature Communications.
Els microcombs de solitons basats en microcavitats òptiques han despertat un gran interès investigador en els camps de l'espectroscòpia de precisió i els rellotges òptics. Tanmateix, a causa de la influència del soroll ambiental i làser i dels efectes no lineals addicionals a la microcavitat, l'estabilitat del microcomb de solitons és molt limitada, cosa que esdevé un obstacle important en l'aplicació pràctica del pinta de baix nivell de llum. En treballs anteriors, els científics van estabilitzar i controlar el pinta de freqüència òptica controlant l'índex de refracció del material o la geometria de la microcavitat per aconseguir una retroalimentació en temps real, cosa que va provocar canvis gairebé uniformes en tots els modes de ressonància de la microcavitat alhora, sense la capacitat de controlar independentment la freqüència i la repetició del pinta. Això limita enormement l'aplicació del pinta de poca llum en escenes pràctiques d'espectroscòpia de precisió, fotons de microones, rang òptic, etc.
Per resoldre aquest problema, l'equip de recerca va proposar un nou mecanisme físic per aconseguir la regulació independent en temps real de la freqüència central i la freqüència de repetició del pinta de freqüència òptica. Introduint dos mètodes diferents de control de dispersió de microcavitats, l'equip pot controlar independentment la dispersió de diferents ordres de microcavitats, per tal d'aconseguir un control total de les diferents freqüències de dents del pinta de freqüència òptica. Aquest mecanisme de regulació de la dispersió és universal per a diferents plataformes fotòniques integrades com el nitrur de silici i el niobat de liti, que han estat àmpliament estudiades.
L'equip de recerca va utilitzar el làser de bombament i el làser auxiliar per controlar independentment els modes espacials de diferents ordres de la microcavitat per aconseguir l'estabilitat adaptativa de la freqüència del mode de bombament i la regulació independent de la freqüència de repetició del pinta de freqüència. Basant-se en el pinta òptic, l'equip de recerca va demostrar una regulació ràpida i programable de freqüències de pinta arbitràries i la va aplicar a la mesura de precisió de la longitud d'ona, demostrant un onesímetre amb una precisió de mesura de l'ordre de quilohertz i la capacitat de mesurar múltiples longituds d'ona simultàniament. En comparació amb els resultats de la recerca anterior, la precisió de mesura aconseguida per l'equip de recerca ha arribat a una millora de tres ordres de magnitud.
Els micropintes de solitons reconfigurables demostrats en aquest resultat de recerca estableixen les bases per a la realització d'estàndards de freqüència òptica integrats en xips de baix cost, que s'aplicaran en mesuraments de precisió, rellotges òptics, espectroscòpia i comunicacions.
Data de publicació: 26 de setembre de 2023