Микрорезонаторы упростят и удешевят конструкцию лазерных радаров

В новой статье, опубликованной журналом Nature Photonics, исследовательская группа Тобиаса Киппенберга (Tobias J. Kippenberg) из Федеральной Политехнической Школы Лозанны (EPFL) вместе с группой из Российского Квантового Центра, которую возглавлял Михаил Городецкий, описали разработанный ими новый, значительно более простой, чем прежние, метод генерирования многочисленных частотных гребёнок для таких приложений, как дистанционные измерения или сверхскоростная оцифровка.

Их технология использует для создания оптических частотных гребёнок миниатюрные устройства, называемые оптическими микрорезонаторами. Это устраняет необходимость в применении нескольких импульсных лазеров и сложных активных электронных схем для их синхронизации.

Микрорезонатор представляет собой кристаллический диск диаметром несколько миллиметров, который захватывает свет всего одного непрерывного лазера и преобразует его (благодаря нелинейным свойствам материала) в сверхкороткие импульсы — солитоны. Такие уединённые волны циркулируют в диске с частотой 12 миллиардов раз в секунду (12 ГГц). На каждом обороте часть солитонов покидает резонатор, порождая поток исходящих оптических импульсов.

Кроме того, использовавшееся исследователями устройство позволяло свету путешествовать внутри диска по разным траекториям, т.е. поддерживало множественные пространственные моды резонатора. Благодаря этому одновременно можно было получать несколько различных солитонных состояний, и авторы смогли параллельно генерировать до трёх частотных гребёнок.

Этот принцип работы аналогичен пространственному мультиплексированию, широко используемому в оптоволоконных коммуникациях: информация посылается параллельно в нескольких пространственных модах мультимодового оптоволокна.

Продемонстрированная авторами дешёвая и доступная технология легко может интегрироваться с элементами фотоники и с кремнёвыми микрочипами, что сделает интегрированные спектрометры или лазерные радары для самоуправляемых автомобилей гораздо более доступными, чем сейчас.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365