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  • 光晶体的制备与控制

    作者:实验帮(译) 来源:phys.org 时间:2019-09-12 09:12 阅读:181 [投稿]
    瑞士洛桑联邦理工学院Tobias J. Kippenberg实验室的研究人员现在已经找到了一种方法,通过在一个微谐振器中产生多个孤子来绕过这一限制,并从微谐振器的尺寸中分离出脉冲重复率。

    光学微谐振器将激光转换成围绕谐振器圆周运动的超短脉冲。这些被称为“耗散克尔孤子”的脉冲可以在保持其形状的微谐振器中传播。

    当孤子离开微谐振器时,输出光以脉冲串的形式出现,即一系列固定间隔的重复脉冲。在这种情况下,脉冲的重复率由微谐振器的尺寸决定。较小的尺寸使脉冲串具有高重复率,频率可达数百兆赫。这些技术可以提高光通信链路的性能,也可以成为亚微米级超高速激光雷达的核心技术。

    令人兴奋的是,这项技术遭受着科学家们所称的“光弯曲损失”——由于其路径中的结构弯曲而导致的光损失。这是光纤中一个众所周知的问题,光弯曲损耗也意味着微谐振器的尺寸不能降到几十微米以下。因此,这限制了我们能达到的最大脉冲重复率。

    发表在《自然物理学Nature Physics》杂志上的瑞士洛桑联邦理工学院Tobias J. Kippenberg实验室的研究人员现在已经找到了一种方法,通过在一个微谐振器中产生多个孤子来绕过这一限制,并从微谐振器的尺寸中分离出脉冲重复率。


    上图所示为光脉冲在光学微谐振器中形成一个完美的孤子晶体

    科学家们发现了一种在微谐振器中植入尽可能多的耗散克尔孤子的方法。这种新的光的形成可以看作是晶体固体中原子链的光学模拟,因此研究人员称之为“完美孤子晶体”。

    由于干涉技术的增强和高数量的光脉冲,这种完美光晶体不仅相干地提高了脉冲串的重复率,而且相干地提高了脉冲串的功率。

    研究人员还调查了这种光晶体的形成动力学。尽管它们的结构高度有序,但它们似乎与光学混沌密切相关,光学混沌是由光学微谐振器中的光不稳定性引起的现象,这种现象在半导体和光纤激光器系统中也很常见。

    研究人员马克西姆·卡波夫(Maxim Karpov)说:“我们的发现允许使用常规微谐振器产生具有几太赫兹超高重复率的光脉冲串。它们可用于光谱学、距离测量等领域的多种应用,并可作为具有芯片尺寸的低噪声太赫兹辐射源。”

    同时,对光微谐振器中孤子动力学和完美光晶体行为的新认识为非线性系统中孤子群的基本物理开辟了新的途径。

    原文来源:https://phys.org/news/2019-09-crystals.html 

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