تخزين ضوء النطاق العريض في مرنان عالي القيمة Q

الأبحاث

تخزين ضوء النطاق العريض في مرنان عالي القيمة Q

ما وراء علاقة حد فورييه بين التردد والزمن

من المتوقع أن يتم تطبيق مرنانات قيمة Q العالية جدًا في مجالات مختلفة مثل التصوير الحيوي البصري ومعالجة الإشارات. نظرًا لأداء الحبس البصري العالي للرنان، يمكن للضوء المحصور في مكان واحد لفترة طويلة أن يتفاعل بقوة مع المادة.

الشكل 1 (أ) نبض حد فورييه والنبض الزقزقي. (ب) العلاقة بين طيف الرنان وطيف الإدخال

ومع ذلك، فإن القدرة على حصر الضوء لفترة طويلة يعني أنه لا يمكن تخزين الضوء في وقت قصير، لذلك يُعتقد أن مرنانات قيمة Q العالية جدًا لا يمكنها تخزين الضوء النبضي القصير جدًا. عند النظر على طول محور التردد، يكون العرض الطيفي للضوء النبضي فائق القصر عريض النطاق كما يظهر من علاقة تحويل فورييه، ولكن من ناحية أخرى، يكون العرض الطيفي الرنان لمرنان ذو قيمة Q مرتفعًا ضيقًا، وعادة ما يكون العرض الطيفي الرنان هو يمكنه فقط تخزين الضوء النبضي بنطاق مشابه لذلك. لذلك، إذا أردنا ملاحظة التفاعل بين الضوء والمادة مع مكونات تردد النطاق العريض، كان علينا استخدام مرنان بقيمة Q منخفضة. ولذلك، فإننا نهدف إلى تخزين الضوء بعرض نبضي يتجاوز الحد الذي تفرضه قيمة Q من خلال الجمع بمهارة بين تأثير Kerr وتقنية chirp. ينتقل تردد الرنين إلى جانب التردد الأقل بسبب تأثير كير، لذلك إذا تغير التردد اللحظي للضوء النبضي المدخل وفقًا لحركة طيف الرنين، فإن الضوء النبضي في النطاق الأكبر من عرض طيف الرنين يمكن أن يتغير يجب أن يتم نقله إلى الرنان، ومن الممكن تخزينه داخليًا. لذلك، أكدنا أنه يمكن تخزين ضوء النطاق العريض في مرنان ضيق بعرض الخط عن طريق إضافة إشارة مسبقة مثالية للضوء النبضي فائق القصر من النوع الغوسي.

الشكل 2 (أ) نسبة طاقة الإدخال / الإخراج لكل كمية غرد. ( ب ) طيف الإدخال / الإخراج في ظل الظروف المثلى

أجرينا تحليلًا باستخدام صيغة نظرية الوضع المزدوج. النموذج المستخدم كان قيمة Q 3×10(عمر الفوتون: 2.46 نانو ثانية) لقد حاولنا تخزين نبضات فائقة القصر فائقة النغمة على النحو الأمثل في مرنان حلقي SiN.

هذه المرة، من خلال الحساب الأمثل لكمية التغريد، أنشأنا تجويفًا بعمر فوتون يبلغ 2.46 ns وعرض كامل بنصف الحد الأقصى وهو 0.37. لقد أظهرنا أنه من الممكن تخزين الضوء النبضي. ونتيجة لذلك، يمكننا أن نتوقع أن جميع الدوائر المنطقية الضوئية والاستشعار واسع النطاق بمعدلات الاتصال، والتي كانت مستحيلة في السابق، سيتم تحقيقها باستخدام مرنانات عالية الجودة.

تم إجراء جزء من هذا البحث كبحث تعاقدي لمشروع تعزيز البحث والتطوير في مجال المعلومات والاتصالات الاستراتيجية (SCOPE).