최근 중국 과학 기술 대학에서 배운 Guo Guangcan 대학 교수 팀 Dong Chunhua 교수와 공동 작업자 Zou Changling은 광 주파수 빗 센터의 실시간 독립적 제어를 달성하기 위해 범용 미세 공동 분산 제어 메커니즘을 제안했습니다. 주파수와 반복주파수를 광파장 정밀 측정에 적용해 파장 측정 정확도를 킬로헤르츠(kHz)까지 높였다.이번 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.
광학 미세공동을 기반으로 한 Soliton 마이크로콤은 정밀 분광학 및 광학 시계 분야에서 큰 연구 관심을 불러일으켰습니다.그러나 환경 및 레이저 노이즈의 영향과 미세 공간의 추가적인 비선형 효과로 인해 솔리톤 마이크로콤의 안정성이 크게 제한되어 저조도 빗의 실제 적용에 주요 장애물이 됩니다.이전 연구에서 과학자들은 물질의 굴절률이나 미세공동의 기하학적 구조를 제어하여 실시간 피드백을 달성함으로써 광주파수 빗을 안정화하고 제어했으며, 이는 동시에 미세공동의 모든 공진 모드에서 거의 균일한 변화를 일으켰습니다. 시간, 빗의 빈도와 반복을 독립적으로 제어하는 능력이 부족합니다.이는 정밀 분광학, 마이크로파 광자, 광학 거리 측정 등의 실제 장면에서 저조도 빗의 적용을 크게 제한합니다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 광주파수 빗의 중심 주파수와 반복 주파수의 독립적인 실시간 조절을 구현하는 새로운 물리적 메커니즘을 제안했다.두 가지 서로 다른 마이크로 캐비티 분산 제어 방법을 도입함으로써 팀은 서로 다른 미세 캐비티 순서의 분산을 독립적으로 제어하여 광 주파수 빗의 서로 다른 톱니 주파수를 완전히 제어할 수 있습니다.이 분산 조절 메커니즘은 널리 연구되어온 질화 규소 및 니오브산 리튬과 같은 다양한 통합 광자 플랫폼에 보편적입니다.
연구팀은 펌핑 모드 주파수의 적응적 안정성과 주파수 빗 반복 주파수의 독립적인 조절을 실현하기 위해 펌핑 레이저와 보조 레이저를 사용하여 미세 공간의 서로 다른 차수의 공간 모드를 독립적으로 제어했습니다.연구팀은 광학 빗을 기반으로 임의 빗살 주파수의 빠르고 프로그래밍 가능한 조절을 시연하고 이를 파장의 정밀 측정에 적용하여 킬로헤르츠 수준의 측정 정확도와 여러 파장을 동시에 측정할 수 있는 능력을 갖춘 파장계를 시연했습니다.이전 연구 결과와 비교해 연구팀이 달성한 측정 정확도는 3배 정도 향상됐다.
이번 연구 결과에서 입증된 재구성 가능한 솔리톤 마이크로콤은 정밀 측정, 광시계, 분광학 및 통신에 적용될 저가형 칩 통합 광주파수 표준 실현을 위한 기반을 마련합니다.
게시 시간: 2023년 9월 26일