Tiekartta sähkö-optisten valokampojen suunnittelulle

Optiset taajuuskammat – laserlähteet, jotka lähettävät tasaisesti erivärisiä valonlähteitä – ovat perustavanlaatuisia työkaluja tarkkuusmittauksiin.

Perinteisesti taajuuskammat on tuotettu kookkailla kuitulaserjärjestelmillä, jotka vaihtelevat kenkälaatikon koosta jääkaappiin.

Harvard John A. Paulsonin teknillisen ja sovelletun tieteen koulun (SEAS) insinöörit ovat eturintamassa kutistamassa näitä tehokkaita laserlähteitä fotonisiruille, jotta niistä voidaan tehdä millimetrin ja mikronin mittakaavassa olevia "mikrokampoja". Nämä ovat hyödyllisiä paitsi pienemmän kokonsa ansiosta myös seuraavan sukupolven tietoliikennesovelluksissa, kuten useiden tiedonsiirtokanavien generoinnissa yhden optisen kuidun kautta.

Professori Marko Lončarin johtama uusi tutkimus kuvaa uuden, yleistetyn mallin niin sanottujen resonoivien sähköoptisten mikrokampojen suunnittelulle ohutkalvoiselle litiumniobaatille.

Tutkimus osoittaa, että yksi ohutkalvoinen litiumniobaattisiru voi isännöidä sähköoptisia mikrokampageneraattoreita, jotka ovat erittäin ohjelmoitavia ja kompakteja ja räätälöitävissä erilaisiin tehtäviin yksinkertaisesti ohjelmoimalla mikroaaltosyöte uudelleen. Työ voisi tehdä sähköoptisista mikrokammoista käytännöllisempiä, helpompia suunnitella ja energiatehokkaampia.

Lončarin tiimi päätti yrittää saada sähköoptiset mikrokammat uusiin käyttöalueisiin ja samalla kartoittaa tarkasti kampojen tuotantoprosessien fysiikkaa. Tätä varten he suunnittelivat pitkiä, kilparadan muotoisia resonaattoreita litiumniobaatista, joihin oli upotettu yhtä pitkät sähköoptiset modulaattorit. Tämä suunnittelu mahdollisti tiimille modulaatiosyvyyksien tutkimisen, joita on vaikea saavuttaa suuremmissa järjestelmissä.

He havaitsivat optisen ontelonsa sisällä runsaasti uusia kampojen käyttäytymismalleja ja vastaavia laserpulssikuvioita. Kartoittamalla systemaattisesti kaikkia näitä uusia käyttäytymismalleja laboratoriokokeissa tiimi päätyi fyysisesti intuitiiviseen, yksityiskohtaiseen ja kvantitatiiviseen malliin resonoivien sähköoptisten mikrokampojen kuvaamiseksi.

”Tämän sirualustan avulla pystyimme sukeltamaan syvälle EO-mikrokampojen korkean modulaatiosyvyysalueen tilaan ja tutkimaan kattavasti tuettavia kampatyyppejä ja vastaavasti pulsseja”, sanoo ensimmäinen kirjoittaja Yunxiang Song.

Näiden havaintojen ansiosta tiimi pystyi laajentamaan elektro-optisten mikrokampojensa toimintaa uuteen paikkaan: useisiin mikroaaltosignaalituloihin, jotka voivat tuottaa laajakaistaisen taajuuskampauksen ja kattaa laajemman valospektrialueen. Tämä läpimurto voisi johtaa mikrokampoihin, jotka voivat saavuttaa laajempia tuntemattomien optisten taajuuksien alueita, mikä on hyödyllistä metrologiassa ja muissa sovelluksissa.

Aiheesta aiemmin:

Tuottaa laajasti laservalon taajuuksia mikrosirulla

Fotonisirut valtaavat alaa