Valokiteiden valmistus ja hallinta

19.09.2019

EPFL-valokiteiden-valmistus-ja-hallinta-300-t.jpgValopulssit optisessa mikroresonaattorissa muodostavat täydellisen solitonikiteen.

EPFL:n tutkijat ovat osoittaneet, kuinka optisten sirujen mikroresonaattorien sisällä oleva valo voidaan kiteyttää jaksollisiksi pulssijuniksi, jotka voivat parantaa optisten tietoliikennelinkkien suorituskykyä tai tuottaa ultranopean LiDAR:in submikronin tarkkuudella.

Optiset mikroresonaattorit muuntavat laservalon ultralyhyiksi pulsseiksi, jotka kulkevat ympäri resonaattorin kehää. Nämä pulssit, joita kutsutaan ”dissipatiivisiksi Kerr-solitoneiksi”, voivat edetä resonaattorissa muotonsa säilyttäen.

Kun solitonit poistuvat mikroresonaattorista, lähtevä valo on pulssijunan muodossa - sarja toistuvia pulsseja, joilla on kiinteät välit. Tässä tapauksessa pulssien toistumisnopeus määräytyy resonaattorin koon perusteella. Pienemmät koot mahdollistavat korkeiden toistotaajuuksien sykejunien saavuttaa satojen gigahertsien taajuuden.

Kuituoptiikassa tunnettu ongelma, valon taivutushäviö tarkoittaa, että mikroresonaattorien koko ei voi pudota alle muutamaan kymmeneen mikroniin. Siksi tämä rajoittaa maksimia toistonopeutta, jonka voimme saavuttaa pulsseille.

Laboratoriossaan tutkijat EPFL:ssä ovat nyt löytäneet tavan ohittaa tämä rajoitus ja irrottaa pulssin toistotaajuus mikroresonaattorin koosta tuottamalla useita solitoneja yhdessä resonaattorissa.

Tutkijat löysivät tavan syöttää mikroresonaattoria mahdollisimman suurella määrällä dissipatiivisia Kerr-solitoneja tarkalleen yhtä suurella etäisyydellä niiden välillä. Tätä uutta valonmuodostusta voidaan ajatella kiteisten kiinteiden aineiden atomiketjujen optisena analogina ja siksi tutkijat kutsuivat niitä ”täydellisiksi solitonikiteiksi” (perfect soliton crystals, PSC).

Interferometrisen parannuksen ja optisten pulssien suuren määrän ansiosta PSC:en koherenssi moninkertaistaa tuloksena olevan pulssijunan suorituskyvyn - ei vain sen toistumisnopeuden, vaan myös tehon.

Tutkijat selvittivät myös PSC-muodostelmien dynamiikkaa. Huolimatta hyvin organisoidusta rakenteestaan, ne näyttävät olevan läheisesti yhteydessä optiseen kaaokseen, ilmiö, joka johtuu valon epävakaudesta optisissa mikroresonaattoreissa, mikä on yleistä myös puolijohdepohjaisissa ja kuitulaserjärjestelmissä.

"Havaintomme antavat mahdollisuuden generoida optisen pulssin junat, joilla on erittäin korkea toistumisnopeus useilla terahertseillä, käyttämällä tavallisia mikroresonaattoreita", kertoo tutkija Maxim Karpov. "Niitä voidaan käyttää monissa sovelluksissa spektroskopiassa, etäisyysmittauksissa ja vähän kohisevan terahertsisäteilyn lähteenä sirukoon rakenteissa."

Samalla uusi käsitys solitonidynamiikasta optisissa mikroresonaattoreissa ja PSC:n käyttäytymisestä avaa uusia tapoja solitoniryhmien perustav anlaatuiseen fysiikkaan epälineaarisissa järjestelmissä.

Aiheesta aiemmin:

Tsunami mikropiirillä

Solitoneillako uutta elektroniikkaa?

17.10.2019Spin- ja varausvirran hallintaa
16.10.2019Spektrometriaa sirupiirillä
15.10.2019Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle
14.10.2019Löytö energiatehokkaalle elektroniikalle
11.10.2019Pikotiedettä ja uusia materiaaleja
10.10.2019Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua
09.10.2019Koneoppiminen etsii uusia materiaaleja
08.10.2019Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl -puolimetallit
07.10.2019Tehokkaampaa energian keruuta IoT-antureille
04.10.2019Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja

Siirry arkistoon »