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
