Lazer tezliyi daraqları, tarağın dişlərinə bənzəyən spektr üzrə bərabər aralı, kəskin xətlər yaradan işıq mənbələridir. Onlar vaxt və tezliyi ölçmək üçün dəqiq hökmdar kimi xidmət edir və lidar, yüksək sürətli optik rabitə və kosmik naviqasiya kimi tətbiqlərdə vacib alətlərə çevrilib. Ənənəvi tezlik daraqları böyük, laboratoriya əsaslı lazerlərə əsaslanır. Bununla belə, son irəliləyişlər mikrorezonatorlar içərisində ultra qısa işıq impulsları yaradan çip miqyaslı soliton mikrokombların inkişafına səbəb oldu.

Soliton mikrokombları üçün əsas problemlərdən biri onların işıq impulslarının zamanında kiçik dalğalanmalara aid olan zamanlama titrəməsidir. Ətraf mühitin səs-küyünün və ya daxili qeyri-sabitliyin səbəb olduğu bu dalğalanmalar dəqiq vaxta əsaslanan sistemlərin dəqiqliyini və etibarlılığını aşağı sala bilər. Məsələn, lidarda titrəmə məsafənin ölçülməsində qeyri-müəyyənliyə səbəb ola bilər, yüksək sürətli məlumat ötürülməsində isə siqnalın təhrifinə səbəb ola bilər və məlumatların bütövlüyünü azalda bilər.

Advanced Photonics Nexus -da bildirildiyi kimi , beynəlxalq tədqiqat qrupu 89 GHz təkrar tezliyində işləyən dispersiya ilə idarə olunan (DM) silikon nitrid (Si ₃ N ₄ ) mikrorezonatorlarına əsaslanan yeni platforma hazırlayaraq bu problemi həll edib .

DM platformasının əsas təkmilləşdirilməsi onun ənənəvi sabit dispersiya konfiqurasiyalarında nəzarət etmək çətin olan qaçınılan rejim keçidlərini (AMX) azaltmaq qabiliyyətidir. Tədqiqat qrupu rezonator daxilində dispersiyanı formalaşdırmaqla bu pozulmaları aradan qaldıra və daha sabit siqnal əldə edə bildi.

Mikrorezonatoru qurmaq üçün tədqiqatçılar silikon vafli üzərində 3 µm silikon dioksid (SiO ₂ ) qatını yerləşdirdilər. Daha sonra onlar aşağı təzyiqli kimyəvi buxar çökdürməsindən istifadə edərək 800 nm-lik Si ₃ N ₄ təbəqəsini yerləşdirdilər . Bu təbəqə daha sonra 248 nanometr dərin ultrabənövşəyi litoqrafiya vasitəsilə üzük rezonatoruna çevrildi. Nəhayət, naxışlı mikrorezonatora oksid təbəqəsi əlavə edildi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747929967&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-chip-scale-soliton-microcombs-femtosecond.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy4xMTQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzYuMC43MTAzLjExNCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNi4wLjcxMDMuMTE0Il0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747929967151&bpp=1&bdt=152&idt=59&shv=r20250521&mjsv=m202505190101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747929833%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747929833%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747929833%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7913316780442&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2045&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353387%2C95361624%2C95359265%2C95360958&oid=2&pvsid=2682515518735821&tmod=140502480&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=189

Komanda müxtəlif əməliyyat vəziyyətlərində, o cümlədən tək soliton, çox soliton və soliton kristal birləşmələrində mikrokombları sınaqdan keçirdi. Yüksək həssaslıqlı interferometriya metodundan istifadə edərək, onlar zeptosaniyə diapazonuna qədər zaman titrəməsini ölçdülər. Nəticələr göstərdi ki, tək soliton vəziyyəti −153,2 dB/Hz nisbi intensivlik səs-küyü (RIN) və 10 kHz ilə 1 MHz arasında tezlik diapazonları üçün 1,7 femtosaniyə qədər aşağı zaman titrəməsi ilə ardıcıl olaraq ən təmiz siqnal istehsal edir. Daha geniş tezlik diapazonu üçün, 10 kHz-dən Nyquist həddi 44,5 GHz-ə qədər, inteqrasiya edilmiş titrəmə 32,3 fs qədər aşağı qaldı.

DM dizaynı həmçinin mikrokombların mərkəzi tezliyini sabitləşdirərək, tezlik sürüşməsinin yaratdığı əlavə titrəmələrin qarşısını almağa kömək etdi. Soliton vəziyyətləri arasında titrəmə səviyyələri bir qədər fərqli olsa da, performans ümumi olaraq olduqca sabit qaldı.

Müəllif Wenzheng Liu deyir: “Bizim bildiyimiz qədər, biz dispersiya ilə idarə olunan mikrokomblarda ilk dəfə femtosaniyə zamanlama titrəməsinə nail olduq”.

Tədqiqatçılar həmçinin aşağı tezlikli səs-küyün əsas mənbəyini boşluqdaxili güc dalğalanmaları kimi müəyyən etdilər – bu, gələcək təkmilləşdirmələrə qapı açan bir tapıntıdır, burada zaman titrəməsi potensial olaraq sub-femtosaniyə səviyyələrinə endirilə bilər.

“Aşağı ofset tezliklərində əsas səs-küy mənbəyi mikrorezonatorda boşluqdaxili güc dalğalanmalarından yaranan effektiv boşluq uzunluğundakı dalğalanmadır. Dispersiya ilə idarə olunan mikrokomblarda biz cüzi mərkəz tezlik sürüşmələrini müşahidə edirik ki, bu da mərkəzi tezliklərin dəyişməsi ilə bağlı səs-küyün çevrilməsi proseslərinin qarşısını almağa kömək edir. birləşmə mexanizmləri,” müəllif Chee Wei Wong, UCLA Samueli Mühəndislik Məktəbinin professoru qeyd edir.

Kompakt, inteqrasiya olunmuş platformada femtosaniyə səviyyəli vaxt titrəməsinə nail olmaqla, təklif olunan dispersiya ilə idarə olunan mikrokomb yeni meyar müəyyən edir. Bu anlayışlar kosmos naviqasiyasında, ultra sürətli məlumat şəbəkələrində və kvant ölçmə sistemlərində çip miqyaslı solitonların yerləşdirilməsi üçün yeni imkanlar açır.

Daha çox məlumat: Wenting Wang et al, Öz-heterodin xətti interferometriya vasitəsilə dispersiya ilə idarə olunan 89 GHz tezlikli mikrokomblarda ultrasürətli vaxt titrəyişinin xəritələşdirilməsi, Advanced Photonics Nexus (2025). DOI: 10.1117/1.APN.4.3.036011

SPIE tərəfindən təmin edilmişdir