Sistemas fotônicos e optoeletrônicos simétricos de paridade-tempo estão sendo intensamente explorados recentemente, que tem trazido resultados físicos e tecnológicos fundamentais significativos. Uma das principais características de um sistema PT simétrico é a sua eficácia na seleção de modo no lasing monomodo, em que dois ressonadores de acoplamento cruzado e separados espacialmente com geometrias idênticas são normalmente empregados. Um sistema de laser PT simétrico tem uma diferença de ganho fortemente aprimorada entre o modo dominante e os modos laterais, tornando possível a oscilação monomodo. Contudo, requisitos estritos não levam apenas a um aumento da complexidade estrutural, alto custo, e forte suscetibilidade a perturbações ambientais, mas também limita a compactação quando dispositivos on-chip são necessários.

Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Jiejun Zhang do Laboratório Provincial de Guangdong Chave de Sensoriamento de Fibra Ótica e Comunicações, Instituto de Tecnologia Fotônica, A Jinan University propôs uma nova técnica com o objetivo de realizar a simetria PT em um único ressonador espacial. Pela manipulação da resposta dependente da polarização do ressonador espacial, autofrequências localizadas, ganho, perda, e os coeficientes de acoplamento de dois loops polarimétricos formados por luzes de estados de polarização ortogonal podem ser ajustados para atingir a simetria PT. O conceito de simetria PT polarimétrica proposto abre novos caminhos para a implementação de sistemas fotônicos não Hermitianos, em que uma variedade de parâmetros ópticos, incluindo polarização, Comprimento de onda, modo transversal e momento angular óptico, pode ser usado.

Como demonstração, um laser de anel de fibra baseado neste conceito que suporta lasing estável e monomodo sem usar um filtro óptico de alto Q é implementado. O sistema PT simétrico é implementado em um único loop de fibra com diversidade polarimétrica. No experimento, o laser de anel de fibra tem um comprimento de cavidade de 41 m com um espaçamento de modo tão pequeno quanto 4,88 MHz. O emprego da simetria PT polarimétrica permite a supressão efetiva dos sidemodes com uma razão de supressão maior que 47,9 dB. A largura de linha da luz gerada pelo laser de anel de fibra é medida em 129 kHz com uma faixa ajustável de comprimento de onda de 35 nm.

"Em um único loop de fibra física, a diversidade polarimétrica é implementada controlando os estados de polarização da luz por meio de controladores de polarização. Um amplificador de fibra dopada com érbio é incorporado para fornecer um ganho óptico. Ajustando a perda, ganho e força de acoplamento dos dois modos polarimétricos, Simetria PT é implementada, que pode ser observado a partir do espectro de saída. Uma vez que apenas um único loop físico é necessário, a implementação é significativamente simplificada, e a estabilidade é altamente melhorada. "

"A largura de linha do laser medida é 129 kHz, o que é ampliado devido à alta suscetibilidade do sistema a distúrbios ambientais devido a uma longa fibra na cavidade. Ao suprimir esses ruídos usando técnicas de estabilização de cavidade ativa ou sistemas de laser isolados, a largura de linha pode ser reduzida para sua largura de linha Lorentziana de 2,4 kH, . ", acrescentaram.

"A técnica apresentada fornece um novo conceito de implementação de simetria PT em espaço de parâmetros não espaciais em sistemas fotônicos. Não limitado ao espaço de parâmetros polarimétricos, pode-se adotar esse conceito construindo vários espaços de parâmetros. Com estruturas físicas simplificadas, este conceito proposto está pronto para ser aplicado em outros campos para promover a aplicação do mecanismo de simetria PT, "concluem os cientistas.