Configuração experimental. (a) Configuração experimental para a formação robusta de SMC único. Um laser auxiliar é introduzido para a formação estável de solitons. ECDL, laser de diodo de cavidade externa; EDFA, amplificador de fibra dopada com érbio; OSA, analisador de espectro óptico; OSC, Osciloscópio; ESA, analisador de espectro elétrico; MRR, ressonador de microanel; PD, Fotodetector; Cir, circulador. (b) Imagem microscópica do ressonador de microanel de vidro de sílica dopado de alto índice com raio de 148,1 μm (painel inferior). Dispositivo embalado em borboleta (painel superior). (d) Característica de dispersão do MRR. A linha verde (Dint=0) é uma curva de dispersão integrada referenciada. A microcavidade demonstra a característica de dispersão ultraplana. O ponto vermelho é o modo soliton. (d) Os espectros de transmissão do modo soliton. Crédito:Ciência Opto-Eletrônica (2023). DOI:10.29026/oes.2023.230024 A tecnologia relacionada ao chip óptico é o caminho inevitável para manter a validade da Lei de Moore, que se tornou o consenso da academia e da indústria; pode resolver efetivamente os problemas de velocidade e consumo de energia dos chips eletrônicos. Espera-se que esta tecnologia subverta o futuro da computação inteligente e da comunicação óptica de altíssima velocidade.
Nos últimos anos, um importante avanço tecnológico na fotônica baseada em silício concentrou-se no desenvolvimento de pentes de frequência óptica soliton de microcavidades baseados em chips, que podem gerar pentes de frequência uniformemente espaçados através de microcavidades ópticas. Devido às suas vantagens de alta integração, amplo espectro e alta frequência de repetição, a fonte de luz soliton de microcavidade baseada em chip tem aplicações potenciais em comunicação de grande capacidade, espectroscopia, fotônica de micro-ondas, medição de precisão e outros campos.
Em geral, a eficiência de conversão do pente de frequência óptica soliton é frequentemente limitada pelos parâmetros relevantes da microcavidade óptica. Sob uma potência de bomba específica, a potência de saída do pente de frequência óptica de microcavidade de soliton único é frequentemente limitada. A introdução de um sistema de amplificação óptica externa afetará inevitavelmente a relação sinal-ruído. Portanto, o perfil espectral plano do pente de frequência óptica soliton tornou-se a busca neste campo.
Recentemente, uma equipe liderada pelo Dr. Peng Xie, da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, fez progressos importantes no campo de fontes de luz de vários comprimentos de onda em folhas planas. A equipe de pesquisa desenvolveu um chip de microcavidade óptica com espectro plano, amplo e dispersão quase zero e empacotou eficientemente o chip óptico na forma de acoplamento de borda (a perda de acoplamento é inferior a 1 dB).
Resultados experimentais no regime de dispersão plana. (a) Traço de potência da evolução do microcomb do estado de onda contínua (CW) para o estado de soliton único. MI:Instabilidade de modulação. Ⅰ:Padrão de giro. Ⅱ:Microcomb de duplo soliton. Ⅲ:Microcomb de soliton único. (b) Espectro de radiofrequência de estado sóliton único. (c) Espectros ópticos de padrão de giro (Ⅰ), microcomb de soliton duplo (Ⅱ) e fonte SMC única (Ⅲ). Ao introduzir o espectro retangular perfeito como uma referência padrão, o SMC único demonstra o espectro trapezoidal com o perfil espectral de potência variada fraca. (d) Rastreamento de energia de longo prazo de um único SMC. Crédito:Ciência Opto-Eletrônica (2023). DOI:10.29026/oes.2023.230024 Com base no chip de microcavidade óptica, o forte efeito termo-óptico na microcavidade óptica é superado pelo esquema técnico de bombeamento duplo, e a fonte de luz de vários comprimentos de onda com saída espectral plana é realizada. Através do sistema de controle de feedback, o sistema de fonte soliton de vários comprimentos de onda pode funcionar de forma estável por mais de oito horas.
A saída espectral da fonte de luz é aproximadamente trapezoidal, a frequência de repetição é de cerca de 190 GHz, o espectro plano cobre 1470-1670 nm, o nivelamento é de cerca de 2,2 dBm (desvio padrão) e a faixa espectral plana ocupa 70% de todo o faixa espectral, cobrindo a banda S+C+L.
Os resultados da pesquisa podem ser utilizados em sistemas de interconexão óptica de alta capacidade e sistemas de computação óptica de alta dimensão.
Por exemplo, no sistema de demonstração de comunicação de grande capacidade baseado na fonte soliton comb de microcavidade, o grupo pente de frequência com grande diferença de energia enfrenta o problema de baixo SNR, enquanto a fonte soliton com saída espectral plana pode efetivamente superar esse problema e ajudar a melhorar o SNR no processamento paralelo de informações ópticas, que tem importante importância para a engenharia.
As descobertas foram publicadas na revista
Opto-Electronic Science .
Mais informações: Xinyu Wang et al, fonte de microcomb flat soliton,
Opto-Electronic Science (2023). DOI:10.29026/oes.2023.230024
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