La précision de la mesure de la longueur d'onde est de l'ordre du kilohertz

Récemment appris de l'Université des sciences et technologies de Chine, l'équipe d'académiciens de l'université de Guo Guangcan, le professeur Dong Chunhua et son collaborateur Zou Changling, ont proposé un mécanisme universel de contrôle de la dispersion des microcavités, pour obtenir un contrôle indépendant en temps réel du centre du peigne de fréquence optique. fréquence et fréquence de répétition, et appliquée à la mesure de précision de la longueur d'onde optique, la précision de la mesure de la longueur d'onde a augmenté jusqu'au kilohertz (kHz). Les résultats ont été publiés dans Nature Communications.
Les micropeignes solitons basés sur des microcavités optiques ont suscité un grand intérêt de recherche dans les domaines de la spectroscopie de précision et des horloges optiques. Cependant, en raison de l'influence du bruit environnemental et du bruit laser et des effets non linéaires supplémentaires dans la microcavité, la stabilité du micropeigne soliton est fortement limitée, ce qui devient un obstacle majeur à l'application pratique du peigne à faible niveau de lumière. Dans des travaux antérieurs, les scientifiques ont stabilisé et contrôlé le peigne de fréquence optique en contrôlant l'indice de réfraction du matériau ou la géométrie de la microcavité pour obtenir une rétroaction en temps réel, ce qui a provoqué des changements quasi uniformes dans tous les modes de résonance dans la microcavité en même temps. temps, sans la capacité de contrôler indépendamment la fréquence et la répétition du peigne. Cela limite considérablement l'application du peigne à faible luminosité dans les scènes pratiques de spectroscopie de précision, de photons micro-ondes, de télémétrie optique, etc.

Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a proposé un nouveau mécanisme physique pour réaliser la régulation indépendante en temps réel de la fréquence centrale et de la fréquence de répétition du peigne de fréquence optique. En introduisant deux méthodes différentes de contrôle de la dispersion des micro-cavités, l'équipe peut contrôler indépendamment la dispersion de différents ordres de micro-cavité, de manière à obtenir un contrôle total des différentes fréquences de dents du peigne de fréquence optique. Ce mécanisme de régulation de la dispersion est universel pour différentes plateformes photoniques intégrées telles que le nitrure de silicium et le niobate de lithium, qui ont été largement étudiées.

L'équipe de recherche a utilisé le laser de pompage et le laser auxiliaire pour contrôler indépendamment les modes spatiaux de différents ordres de la microcavité afin de réaliser la stabilité adaptative de la fréquence du mode de pompage et la régulation indépendante de la fréquence de répétition du peigne de fréquence. Sur la base du peigne optique, l'équipe de recherche a démontré une régulation rapide et programmable de fréquences de peigne arbitraires et l'a appliquée à la mesure précise de la longueur d'onde, démontrant un ondemètre avec une précision de mesure de l'ordre du kilohertz et la capacité de mesurer plusieurs longueurs d'onde simultanément. Par rapport aux résultats de recherche précédents, la précision des mesures obtenue par l’équipe de recherche a atteint une amélioration de trois ordres de grandeur.

Les micropeignes solitons reconfigurables démontrés dans ce résultat de recherche jettent les bases de la réalisation d'étalons de fréquence optique intégrés à une puce à faible coût, qui seront appliqués à la mesure de précision, à l'horloge optique, à la spectroscopie et à la communication.