ความแม่นยำในการวัดความยาวคลื่นอยู่ในลำดับกิโลเฮิรตซ์

เรียนรู้เมื่อเร็วๆ นี้จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของจีน ศาสตราจารย์ Dong Chunhua ทีมนักวิชาการของมหาวิทยาลัย Guo Guangcan และผู้ร่วมงาน Zou Changling ได้เสนอกลไกการควบคุมการกระจายไมโครคาวิตีสากล เพื่อให้บรรลุการควบคุมอิสระแบบเรียลไทม์ของศูนย์หวีความถี่แสง ความถี่และความถี่การทำซ้ำ และนำไปใช้กับการวัดความแม่นยำของความยาวคลื่นแสง ความแม่นยำในการวัดความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นเป็นกิโลเฮิรตซ์ (kHz) การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications
ไมโครคอมบ์ของ Soliton ที่อาศัยไมโครคาวิตี้เชิงแสงดึงดูดความสนใจจากการวิจัยอย่างมากในสาขาสเปกโทรสโกปีที่มีความแม่นยำและนาฬิกาเชิงแสง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมและเสียงเลเซอร์ และผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นเพิ่มเติมในโพรงขนาดเล็ก ความเสถียรของไมโครคอมบ์โซลิตันจึงมีจำกัดอย่างมาก ซึ่งกลายเป็นอุปสรรคสำคัญในการใช้งานหวีระดับแสงน้อยในทางปฏิบัติ ในงานก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้รักษาเสถียรภาพและควบคุมหวีความถี่แสงโดยการควบคุมดัชนีการหักเหของวัสดุหรือรูปทรงเรขาคณิตของ microcavity เพื่อให้ได้รับการตอบสนองแบบเรียลไทม์ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ใกล้เคียงกันในโหมดเรโซแนนซ์ทั้งหมดใน microcavity ในเวลาเดียวกัน เวลาขาดความสามารถในการควบคุมความถี่และการทำซ้ำของหวีได้อย่างอิสระ สิ่งนี้จำกัดการใช้หวีที่มีแสงน้อยอย่างมากในฉากการใช้งานจริงของสเปกโทรสโกปีที่มีความแม่นยำ โฟตอนไมโครเวฟ การกำหนดขอบเขตแสง ฯลฯ

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยได้เสนอกลไกทางกายภาพใหม่เพื่อให้ทราบถึงการควบคุมความถี่กลางแบบเรียลไทม์ที่เป็นอิสระและความถี่ซ้ำของหวีความถี่แสง ด้วยการแนะนำวิธีการควบคุมการกระจายตัวของโพรงขนาดเล็กที่แตกต่างกันสองวิธี ทีมงานสามารถควบคุมการกระจายตัวของคำสั่งต่างๆ ของโพรงขนาดเล็กต่างๆ ได้อย่างอิสระ เพื่อให้สามารถควบคุมความถี่ฟันที่แตกต่างกันของหวีความถี่แสงได้อย่างสมบูรณ์ กลไกการควบคุมการกระจายนี้เป็นสากลสำหรับแพลตฟอร์มโฟโตนิกแบบบูรณาการต่างๆ เช่น ซิลิคอนไนไตรด์ และลิเธียมไนโอเบต ซึ่งได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง

ทีมวิจัยใช้เลเซอร์ปั๊มและเลเซอร์เสริมเพื่อควบคุมโหมดเชิงพื้นที่ของลำดับต่างๆ ของ microcavity อย่างอิสระ เพื่อให้ทราบความเสถียรในการปรับตัวของความถี่ของโหมดปั๊มและการควบคุมอิสระของความถี่การทำซ้ำของหวีความถี่ ทีมวิจัยได้สาธิตการควบคุมความถี่หวีตามอำเภอใจอย่างรวดเร็วและตั้งโปรแกรมได้ และนำไปใช้กับการวัดความยาวคลื่นอย่างแม่นยำ แสดงให้เห็นเครื่องวัดคลื่นที่มีความแม่นยำในการวัดลำดับกิโลเฮิรตซ์ และความสามารถในการวัดความยาวคลื่นหลายค่าพร้อมกัน เมื่อเปรียบเทียบกับผลการวิจัยก่อนหน้านี้ ความแม่นยำในการวัดที่ทีมวิจัยทำได้มีการปรับปรุงขนาดถึงสามระดับ

ไมโครคอมบ์โซลิตันที่กำหนดค่าใหม่ได้ซึ่งแสดงให้เห็นในผลการวิจัยนี้วางรากฐานสำหรับการทำให้เกิดมาตรฐานความถี่แสงแบบรวมชิปที่มีต้นทุนต่ำ ซึ่งจะนำไปใช้ในการวัดที่แม่นยำ นาฬิกาเชิงแสง สเปกโทรสโกปี และการสื่อสาร