Исследовательская группа успешно разработала самоблокирующуюся микрогребёнку Рамана-электрооптическую (REO) на одном чипе из ниобата лития. Синергетически используя электрооптический (EO), эффект Керра и рассеяние Рамана в одном микрорезонаторе, микрогребёнка имеет спектральную ширину, превышающую 300 нм, и частоту повторения 26,03 ГГц без необходимости во внешней электронной обратной связи.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Исследование проводилось под руководством профессора Дун Чуньхуа из Университета науки и технологий Китая (USTC) в сотрудничестве с группой профессора Бо Фана из Нанькайского университета.
Оптические гребёнки частот
Оптические гребёнки частот, источники света, состоящие из равноотстоящих частотных линий, являются важными инструментами в современных оптических коммуникациях, точных измерениях и фундаментальных физических исследованиях. Традиционные оптические гребёнки частот обычно основаны на громоздких лазерах с синхронизацией мод, однако недавние достижения в области интегральной фотоники позволили создать микрогребёнки Керра и EO в масштабе чипа.
Однако эти интегрированные решения всё ещё сталкиваются с проблемами достижения широкого спектрального выхода и стабильности при низком уровне шума. В частности, паразитные нелинейные эффекты, такие как рассеяние Рамана, которое часто возникает при высоких мощностях накачки, могут ограничивать производительность этих микрогребёнок.
Новый механизм генерации самоблокирующейся широкополосной микрогребёнки REO
В данной работе исследователи предложили и продемонстрировали новый механизм генерации самоблокирующейся широкополосной микрогребёнки REO. Они преобразовали рассеяние Рамана в полезный нелинейный процесс. Новый механизм использовал рассеяние Рамана и EO-модуляцию для генерации нескольких наборов EO-гребёнок, в то время как четырёхволновое смешение (FWM) дополнительно расширяло спектр.
Критически важно, что гребневые линии, исходящие от лазера Рамана, самоадаптивно фазово-блокировались с гребневыми линиями от первичного накачки, обеспечивая высокую когерентность во всей системе без внешнего вмешательства.
Результаты
Полученная широкополосная микрогребёнка REO, генерируемая в одном микрорезонаторе в виде «трековой дорожки» из ниобата лития, охватывала спектральную ширину более 300 нм, содержала более 1400 отдельных гребневых линий с частотой повторения 26,03 ГГц. Система продемонстрировала высокую когерентность и быструю перестройку, автоматически достигая фазовой синхронизации.
Кроме того, микрогребёнка имела диапазон самоблокировки по частоте повторения примерно 550 кГц, который может быть расширен до 8 МГц за счёт тепловой настройки, вызванной регулировкой микроволновой мощности.
Перспективы
Работа создаёт экспериментальную платформу для изучения сложных многонелинейных физических процессов на чипе, таких как инжекционная блокировка и самосинхронизация. Благодаря широкой полосе пропускания и надёжной самоблокировке, микрогребёнка REO имеет значительные перспективы для применения в спектроскопии высокого разрешения, продвинутых оптических коммуникациях и обработке квантовой информации.
Предоставлено Университетом науки и технологий Китая.