소산성 솔리톤 생성과 실제

2022년 10월 13일

중국과학원 제공

Kerr 마이크로콤은 공진 연속파 단일 모드 레이저로 높은 Q 마이크로 공진기를 펌핑하여 생성된 등거리 스펙트럼 라인 세트입니다. 그들은 이론적, 실험적, 기술적 연구 간의 강력한 교차 수정을 통해 공동 비선형 포토닉스의 새로운 분야를 창출했다고 말할 수 있습니다.

Kerr 마이크로콤의 큰 성공에도 불구하고 자체 시작 메커니즘, 낮은 모드 효율 및 낮은 출력 전력과 같은 문제는 기존 Kerr 마이크로콤 설계로는 완전히 해결할 수 없습니다. 한편, 최근에 시연된 레이저 공동 솔리톤(LCS) 마이크로콤은 능동 광섬유 레이저 공동에 수동 비선형 마이크로 공진기를 중첩함으로써 기존 Kerr 마이크로 빗의 문제를 해결할 수 있는 큰 잠재력을 보여줍니다.

Light: Science & Application에 발표된 새로운 논문에서, 콜로라도 볼더 대학의 Shu-Wei Huang 교수와 동료들이 이끄는 과학자 팀은 소산성 솔리톤 생성과 이 새로운 구성원의 실시간 역학을 이론적 및 실험적으로 연구합니다. 마이크로콤 가족.

"우리는 이 새로운 LCS 마이크로콤 아키텍처의 모드 잠금 원리에 대한 이론적 통찰력을 제공합니다. 우리는 마이크로 공진기 매개변수에 대한 솔리톤 특성의 의존성을 연구하고 오랫동안 기다려온 플랫탑 스펙트럼 형태를 갖는 처프된 밝은 소산 솔리톤의 존재를 예측했습니다. 고용량 광통신을 위한 기능이지만 기존의 마이크로콤 아키텍처에서는 달성할 수 없는 기능입니다."라고 과학자들은 말합니다.

"제안된 실험 지침을 기반으로 우리는 저잡음, 높은 모드 효율 및 높은 출력 전력을 갖춘 자체 시작 LCS 마이크로콤을 시연했습니다. LCS 출력 전력은 최대 12mW, 모드 효율은 최대 90.7%입니다. 전통적인 Kerr 마이크로콤에 대한 크기 차수 향상 마찬가지로 중요한 점은 1MHz 오프셋 주파수에서 32mHz의 기록적인 낮은 기본 콤 선폭과 -137dBc/Hz의 반복률 위상 잡음을 달성했다는 것입니다."라고 그들은 썼습니다.

"게다가 우리는 시간 돋보기를 사용하여 초고속 비선형 공동 역학을 70배까지 '느리게' 하여 솔리톤 형성 및 상호 작용 역학을 최첨단 광전자공학으로 연구할 수 있었습니다. 우리는 흥미로운 솔리톤 뉴턴의 현상을 관찰하게 되어 특히 기뻤습니다. 시간 돋보기를 이용한 요람 현상은 처음이다"고 덧붙였다.

"이 연구는 실제 응용을 위한 소형, 고효율 및 자체 시작 마이크로콤에 대한 새로운 길을 열었으며 실시간 초고속 역학을 위한 시간 확대기의 중요성을 강조합니다"라고 과학자들은 말했습니다.

추가 정보: Run Chen 외, 광파의 스펙트럼 및 공간 제어를 위한 비국소 메타표면의 다목적 플랫폼, 빛: 과학 및 응용(2022). DOI: 10.1038/s41377-022-00986-3

저널 정보:빛: 과학 및 응용

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