Anne J. Manning, Harvard John A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbi tərəfindən

Robert Egan tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Mikrodaraq generasiyası üçün istifadə edilən Raman basdırılmış, X-kəsilmiş nazik təbəqəli litium niobat yarış yolu mikrorezonatorunun illüstrasiyası. Kredit: Loncar Lab / Harvard SEAS

Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbinin (SEAS) tətbiqi fizikləri fotonik çipdə ultra dəqiq, bərabər məsafəli lazer işığı “daraqları” yaratmaq üçün yeni bir yol kəşf ediblər. Bu, spektroskopik sensorlar və ya rabitə sistemləri kimi optik platformaları miniatürləşdirə biləcək bir irəliləyişdir.

Tədqiqata SEAS-ın Tiantsai Lin adına Elektrik Mühəndisliyi və Tətbiqi Fizika professoru Marko Lonçar rəhbərlik etmiş və Science Advances jurnalında dərc edilmişdir . Məqalənin ilk müəllifi Kvant Elmi və Mühəndisliyi üzrə aspirant Yunxiang Songdur.

Mikrokomblar fotonika üçün niyə vacibdir

Optik tezlikli darağı, rəngləri darağın dişləri kimi bərabər məsafədə olan lazer mənbələridir. Onlar atom saatlarından tutmuş yüksək sürətli telekommunikasiyaya qədər dəqiq ölçmə tələb edən bir çox müasir texnologiyanın əsasını təşkil edir. Optikada əlamətdar bir ixtira olan və 2005-ci ildə Fizika üzrə Nobel Mükafatına layiq görülən ənənəvi lifli lazer tezlikli darağı sabit və etibarlıdır, lakin həcmi və dəyəri ilə məhdudlaşdırıla bilər.

Lončar laboratoriyası, bu lazer mənbələrini mikron ölçülü fotonik dövrələrə qədər kiçiltməklə çip miqyaslı optik tezlikli çubuqlar və ya mikro çubuqlar yaratmaqda ön sıralardadır. Bu mikro çubuqlar daha az enerji tələb etmək və yüksək bant genişliyində məlumatların ötürülməsi üçün uyğun olan daha böyük çubuq xətti boşluqlarına malik olmaq da daxil olmaqla bir çox üstünlüklər təklif edir.

Litium niobatı daraq platforması kimi

Laboratoriyanın seçim platforması, Lončar qrupunun son on ildə qabaqcıl etdiyi inteqrasiya olunmuş fotonika üçün qeyri-adi işıq modulyasiya xüsusiyyətlərinə malik kristal material olan nazik təbəqəli litium niobatıdır . Funksional mikrodalğalar, elektrik siqnallarından istifadə edərək yaradılan daraq xətlərini idarə edən elektro-optik modulyator adlanan cihazla inteqrasiya tələb edir. Darağın generasiyasını və modulyasiyasını bir çipdə rahat bir şəkildə birləşdirmək elm adamları üçün çoxdan axtarılan bir məqsəd olmuşdur.

Litium niobat elektrik enerjisi ilə işığın dəqiq idarə olunmasına imkan versə də, materialın kristal titrəmələri nəticəsində yaranan işığın səpələnməsi səbəbindən bu materialda mikrokomblar əldə etmək indiyə qədər çətin olub və bu, Raman effekti kimi tanınır. Litium-niobat mikrorezonatoru lazerlə vurulduqda, Raman effekti üstünlük təşkil etməyə meyllidir və bərabər məsafəli mikrokomb əvəzinə tək rəng yaradır.

Dizaynla Raman məhdudiyyətlərini aşmaq

Ötən il Optica jurnalında dərc olunmuş əvvəlki işlərində Song və komanda litium niobatında Raman effektini boğa bilən yeni, fırlanan yarış yoluna bənzər rezonator dizaynı hazırladılar. Müxtəlif kristal oxları boyunca fərqli Raman reaksiyalarına malik olan X-kəsikli litium niobatı adlı xüsusi bir lövhə istiqaməti ilə işləyərək, bu platformada ilk dəfə solitonlar adlanan mikrokomblar sinfini nümayiş etdirdilər.

Yeni “Science Advances ” məqaləsində onlar eyni dizayn strategiyasından istifadə edərək normal dispersiyalı Kerr mikrokombası adlanan başqa bir tezlikli tarağı istehsal etdilər — bu, X-kəsikli litium niobat çipində yaradılan ilk belə mikrokombadır. Belə tarağılar lazer gücünün böyük bir hissəsini çip miqyaslı optik rabitə və digər tətbiqlər üçün yaxşı uyğunlaşdırılmış aralığa malik bir sıra tarağı xətlərinə çevirə bilər.

Lonçar dedi: “Bu iş göstərir ki, normal dispersiya daraqları güclü elektro-optik modulyasiyaya malik texnoloji cəhətdən uyğun nazik təbəqəli litium-niobat platformasında tətbiq oluna bilər. Növbəti nəsil mikrodaraqla idarə olunan fotonik sistemlər üçün məhz bunu istəyirsiniz.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Hibrid tarağın təsadüfən kəşfi

Komanda təsadüfi bir kəşfdən də təəccübləndi: mikrorezonatorlarını narahatedici Raman effektini yatırmaq üçün dizayn etsələr də, qalıq Raman səpələnmə effekti qaldı. Lakin bu kiçik effekt darağı məhv etmək əvəzinə, darağa yapışaraq orijinaldan daha geniş və daha çox yönlü olan daha bir yeni, hibrid mikrodaraq yaradaraq onunla qarşılıqlı təsir göstərdi.

“Adi müdrikliyin təklif etdiyi kimi, Raman effekti ilə məhdudlaşmaq əvəzinə, ondan istifadə edən daha geniş, əlaqəli tezlikli tar, nominal olaraq tar yaratmaq çətin olan spektral diapazonları əhatə etmək üçün faydalı ola bilər”, – deyə Sonq bildirib.

Oklend Universitetindəki əməkdaşların apardığı nəzəri modelləşdirmə və simulyasiyalar, yeni müşahidə edilən bu hibrid mikrodamağın bütün diapazonu boyunca həqiqətən faza-koherent olduğunu təsdiqlədi və bu, bütün tezlikli daraqlar tərəfindən təmin edilməli olan kritik bir xüsusiyyətdir.

Gələcək tətbiqlər və daha geniş təsir

Yeni hibrid mikrodaraq, başqa cür əldə edilməsi çətin olan spektral zolaqlarda tezlik daraqları yaratmaq üçün daha bir yol təqdim edir. Bu qabiliyyət müəyyən dalğa uzunluqlarında udan qazların və kimyəvi maddələrin spektroskopiyası və ya elektromaqnit spektrinin orta infraqırmızı bölgəsində sensor kimi tətbiqlər üçün dəyərli ola bilər.

Komandanın işi istənilən tək tətbiqdən başqa fundamental tətbiqi fizikaya da aiddir: eyni çipdə birlikdə mövcud olan yüksək səmərəli mikrokomblar və yüksək sürətli elektro-optik idarəetmə yaratmaq üçün unikal güclü bir platforma kimi litium-niobatın yaradılması. Komb yaradan rezonator çipin səthində millimetr miqyaslı bir halqa olduğundan, Lončar qrupunun və digərlərinin qabaqcıl olduğu digər fotonik tikinti blokları ilə birlikdə sorunsuz şəkildə istehsal edilə bilər.

Nəşr detalları

Yunxiang Song və digərləri, Normal dispersiyalı x-kəsikli litium niobat mikrorezonatorlarında yüksək səmərəlilikli və genişzolaqlı Kerr daraq generasiyası, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb5758

Jurnal məlumatları: Elmin irəliləyişləri , Optika  

Əsas anlayışlar

Optika və lazerlərLazer sistemləriOptik materiallar və elementlərİnfraqırmızı texnikalarRezonans texnikalarıSpektroskopiya

Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbi tərəfindən təmin edilir