Микрорезонатор генерации оптических частотных гребней

Микрорезонатор генерации оптических частотных гребней

Оптические частотные гребни – примеры организации сверхбыстрых процессов физики, биологии и химии. Оптические частотные гребёнки – возможности улучшения качества связи и навигации, уникальное медицинское тестирование и действенные системы безопасности. Не просто так присуждалась Нобелевская премия по физике в 2005 году разработчикам лазерной прецизионной спектроскопии, включая оптическую частотную гребенчатую методику. К тому же микрорезонаторные частотные гребни сегодня являются объектом пристального внимания учёных мира.

Получение оптических гребней

Основная проблема разработчиков заключается в создании гребенчатых источников:

  • компактного типа,
  • высоконадёжных,
  • мобильных.

Последние 10 лет отметились значительными успехами получения оптических гребней при использовании монолитных микрорезонаторов на основе микросхем.

Микрорезонаторы, генерирующие частотные гребни, это крошечные устройства (объём — меньше человеческого волоса).

Для функционирования таких устройств требуются внешние лазеры, которые являются большеразмерными, дорогими машинами.

Новый генератор с частотой гребня Керра

И вот, специалисты «Columbia Engineering» объявили о создании генератора с частотой гребня Керра, где впервые интегрированы лазер и микрорезонатор в единой конструкции. При этом значительно сокращены размеры и требования к мощности системы.

Инженеры спроектировали лазер таким образом, когда половина лазерной полости основана на полупроводниковой волноводной секции с высоким оптическим усилением, а другая половина основана на волноводах из нитрида кремния.

Эксперименты показали, что учёным более нет необходимости подключать отдельные устройства в условиях лаборатории с помощью оптического волокна.

Отныне появился вариант интегрировать всё оборудование в состав фотонных чипов, компактных и энергетически эффективных.



Микрорезонаторы обычно представляют собой небольшие круглые диски или кольца, выполненные на основе кремния, стекла или нитрида кремния.

Изгиб волновода в форме кольца создает оптическую полость, где свет циркулирует многоразовыми потоками, что приводит к росту мощности.

Если кольцо спроектировано верно, лазерный вход одночастотного насоса генерирует целиковую гребенку частоты в кольце. Специалистам «Columbia Engineering» удалось достичь ещё одного ключевого новшества.

Внутри микрорезонаторов, обладающих низкими потерями, циркуляция и накапливание света происходит настолько сильно, что получается чёткое отражение от кольца. Это отражение учёные могут просматривать и анализировать.

Исследователи планируют применять подобные устройства в различных конфигурациях под высокоточные измерения. Кроме того, конструкцию планируется совершенствовать под работу в других диапазонах длин волн.

Например, в средней инфракрасной области спектра, где чувствительность химических и биологических агентов является высокоэффективной.


При помощи информации: Engineering.Columbia


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *