Mehrwellenlängen-Lichtquelle auf flacher Fläche

MehrwellenlängenLichtquelleauf flachem Blatt

Optische Chips sind der unausweichliche Weg zur Fortsetzung des Mooreschen Gesetzes und gelten in Wissenschaft und Industrie als unumstößliche Tatsache. Sie können die Geschwindigkeits- und Stromverbrauchsprobleme elektronischer Chips effektiv lösen und werden voraussichtlich die Zukunft des intelligenten Rechnens und der ultraschnellen Datenverarbeitung revolutionieren.optische KommunikationIn den letzten Jahren konzentrierte sich ein wichtiger technologischer Durchbruch in der siliziumbasierten Photonik auf die Entwicklung von optischen Frequenzkämmen mit Mikroresonatoren auf Chipebene. Diese erzeugen gleichmäßig beabstandete Frequenzkämme mithilfe optischer Mikroresonatoren. Aufgrund ihrer Vorteile wie hoher Integration, breitem Spektrum und hoher Wiederholfrequenz bieten Mikroresonator-Soliton-Lichtquellen auf Chipebene Potenzial für Anwendungen in der Hochleistungskommunikation und Spektroskopie.MikrowellenphotonikPräzisionsmesstechnik und andere Anwendungsgebiete. Im Allgemeinen ist die Umwandlungseffizienz von optischen Frequenzkämmen mit Einzelsolitonen in Mikroresonatoren häufig durch die relevanten Parameter des optischen Mikroresonators begrenzt. Bei einer bestimmten Pumpleistung ist die Ausgangsleistung des optischen Frequenzkamms mit Einzelsolitonen in Mikroresonatoren oft begrenzt. Der Einsatz eines externen optischen Verstärkungssystems beeinträchtigt zwangsläufig das Signal-Rausch-Verhältnis. Daher ist ein flaches Spektralprofil des optischen Frequenzkamms mit Einzelsolitonen in Mikroresonatoren ein zentrales Ziel dieses Forschungsgebiets.

Kürzlich erzielte ein Forschungsteam in Singapur wichtige Fortschritte auf dem Gebiet der Mehrwellenlängen-Lichtquellen auf flachen Oberflächen. Das Team entwickelte einen optischen Mikroresonator-Chip mit einem flachen, breiten Spektrum und nahezu verschwindender Dispersion und integrierte diesen effizient mittels Kantenkopplung (Kopplungsverlust unter 1 dB). Basierend auf diesem Mikroresonator-Chip wird der starke thermooptische Effekt im Mikroresonator durch ein Doppelpumpverfahren überwunden, wodurch eine Mehrwellenlängen-Lichtquelle mit flachem Spektrum realisiert wird. Dank eines Feedback-Regelungssystems arbeitet das Mehrwellenlängen-Solitonenquellensystem stabil über acht Stunden.

Das Spektrum der Lichtquelle ist annähernd trapezförmig, die Wiederholrate beträgt etwa 190 GHz, das flache Spektrum deckt den Bereich von 1470–1670 nm ab, die Flachheit liegt bei etwa 2,2 dBm (Standardabweichung), und der flache Spektralbereich umfasst 70 % des gesamten Spektralbereichs und deckt das S+C+L+U-Band ab. Die Forschungsergebnisse können in optischen Hochleistungsverbindungen und hochdimensionalen Systemen eingesetzt werden.optischComputersysteme. Beispielsweise steht in dem auf einer Mikroresonator-Solitonkammquelle basierenden Kommunikationsdemonstrationssystem mit hoher Kapazität die Frequenzkammgruppe mit großer Energiedifferenz vor dem Problem eines niedrigen Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR), während die Solitonquelle mit flachem spektralen Ausgang dieses Problem effektiv überwinden und zur Verbesserung des SNR bei der parallelen optischen Informationsverarbeitung beitragen kann, was von großer technischer Bedeutung ist.

Die Arbeit mit dem Titel „Flat soliton microcomb source“ wurde als Titelgeschichte in Opto-Electronic Science im Rahmen der Ausgabe „Digital and Intelligent Optics“ veröffentlicht.

Abb. 1. Realisierungsschema einer Mehrwellenlängen-Lichtquelle auf einer ebenen Platte