แหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นบนแผ่นแบน

หลายความยาวคลื่นแหล่งกำเนิดแสงบนแผ่นเรียบ

ชิปออปติคัลเป็นเส้นทางที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการดำเนินตามกฎของมัวร์ ซึ่งกลายเป็นฉันทามติของวงการวิชาการและอุตสาหกรรม สามารถแก้ปัญหาความเร็วและการใช้พลังงานที่ชิปอิเล็กทรอนิกส์เผชิญได้อย่างมีประสิทธิภาพ คาดว่าจะโค่นล้มอนาคตของการประมวลผลอัจฉริยะและความเร็วสูงพิเศษการสื่อสารด้วยแสงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญในด้านโฟโตนิกส์ที่ใช้ซิลิกอนมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาไมโครคาวิตี้โซลิตอนระดับชิปที่สามารถสร้างคอมบ์ความถี่ที่มีระยะห่างเท่ากันผ่านไมโครคาวิตี้ออปติก แหล่งกำเนิดแสงไมโครคาวิตี้โซลิตอนระดับชิปมีข้อได้เปรียบด้านการผสานรวมสูง สเปกตรัมกว้าง และความถี่การทำซ้ำสูง เนื่องจากมีข้อได้เปรียบด้านการผสานรวมสูง สเปกตรัมกว้าง และความถี่การทำซ้ำสูง จึงมีการใช้งานที่มีศักยภาพในการสื่อสารที่มีความจุขนาดใหญ่ สเปกโตรสโคปีโฟโตนิกส์ไมโครเวฟการวัดความแม่นยำและสาขาอื่นๆ โดยทั่วไป ประสิทธิภาพการแปลงของหวีความถี่ออปติกแบบไมโครคาวิตี้โซลิตันเดี่ยวมักถูกจำกัดด้วยพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของไมโครคาวิตี้ออปติก ภายใต้กำลังปั๊มเฉพาะ กำลังส่งออกของหวีความถี่ออปติกแบบไมโครคาวิตี้โซลิตันเดี่ยวมักถูกจำกัด การนำระบบขยายแสงภายนอกมาใช้จะส่งผลต่ออัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น โปรไฟล์สเปกตรัมแบบแบนของหวีความถี่ออปติกแบบไมโครคาวิตี้โซลิตันจึงกลายเป็นสิ่งที่สาขานี้แสวงหา

เมื่อไม่นานนี้ ทีมวิจัยในสิงคโปร์ได้พัฒนาชิปไมโครคาวิตี้ออปติกที่มีสเปกตรัมกว้างแบบแบนและการกระจายแสงที่เกือบเป็นศูนย์ และบรรจุชิปออปติกด้วยการจับคู่ขอบอย่างมีประสิทธิภาพ (การสูญเสียการจับคู่ต่ำกว่า 1 เดซิเบล) โดยอาศัยชิปไมโครคาวิตี้ออปติก เอฟเฟกต์เทอร์โมออปติกที่แข็งแกร่งในไมโครคาวิตี้ออปติกถูกเอาชนะด้วยรูปแบบทางเทคนิคของการปั๊มสองครั้ง และแหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นพร้อมเอาต์พุตสเปกตรัมแบบแบนก็เกิดขึ้นจริง ผ่านระบบควบคุมป้อนกลับ ระบบแหล่งกำเนิดแสงโซลิตอนหลายความยาวคลื่นสามารถทำงานได้อย่างเสถียรนานกว่า 8 ชั่วโมง

เอาต์พุตสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงนั้นประมาณเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู อัตราการทำซ้ำอยู่ที่ประมาณ 190 GHz สเปกตรัมแบนครอบคลุม 1470-1670 นาโนเมตร ความแบนอยู่ที่ประมาณ 2.2 dBm (ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน) และช่วงสเปกตรัมแบนครอบคลุม 70% ของช่วงสเปกตรัมทั้งหมด ครอบคลุมแบนด์ S+C+L+U ผลการวิจัยสามารถนำไปใช้ในการเชื่อมต่อออปติกความจุสูงและมิติข้อมูลสูงออปติคอลระบบคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในระบบสาธิตการสื่อสารความจุขนาดใหญ่ที่ใช้แหล่งโซลิตอนแบบหวีไมโครคาวิตี้ กลุ่มหวีความถี่ที่มีความต่างของพลังงานสูงจะเผชิญกับปัญหา SNR ต่ำ ในขณะที่แหล่งโซลิตอนที่มีเอาต์พุตสเปกตรัมแบบแบนสามารถเอาชนะปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและช่วยปรับปรุง SNR ในการประมวลผลข้อมูลออปติกแบบขนาน ซึ่งมีความสำคัญทางวิศวกรรมอย่างยิ่ง

ผลงานที่มีชื่อว่า “Flat soliton microcomb source” ได้รับการตีพิมพ์เป็นหน้าปกใน Opto-Electronic Science เป็นส่วนหนึ่งของฉบับ “Digital and Intelligent Optics”

รูปที่ 1 แผนผังการสร้างแหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นบนแผ่นแบน