تباطؤ استجابة الرنان ذات القيمة العالية Q وآلية توليد المشط الصغير

الأبحاث

تباطؤ استجابة الرنان ذات القيمة العالية Q وآلية توليد المشط الصغير

نحو تحقيق مصدر ضوء مشط باستخدام نظام أبسط

يمكن للرنانات الضوئية المجهرية ذات قيم Q العالية أن تولد تأثيرات بصرية غير خطية بكفاءة عالية مع طاقة دخل منخفضة. إذا كان من الممكن توليد مشط صغير (ضوء متعدد الأطوال الموجية) من ضوء واحد مستمر عن طريق توليد خلط رباعي الموجات بشكل مستمر، وهو أحد التأثيرات البصرية غير الخطية، فسيكون أكثر فعالية من ليزر الحالة الصلبة التقليدية وليزر الألياف. لذلك، يصبح من الممكن تحقيق مصدر ضوء المشط بنظام أبسط.

في هذه الدراسة، قمنا بتحليل آلية توليد الأمشاط الدقيقة باستخدام معادلة شرودنغر غير الخطية، ووجدنا أن التباطؤ فيما يتعلق بقدرة الإدخال يحدد تكوين الأمشاط الدقيقة. لقد أثبتنا ذلك أيضًا بشكل تجريبي باستخدام تجويف بصري حلقي من السيليكا. ويبين الشكل 1 نتائج المحاكاة. يمكن ملاحظة أنه عندما تزداد طاقة الدخل إلى الرنان من طاقة منخفضة إلى طاقة عالية (المخطط الأحمر) أو تنخفض من طاقة عالية إلى طاقة منخفضة (المخطط الأزرق)، تتغير الحالة داخل المرنان. وهذا ما يسمى التباطؤ. السمة المميزة هي أن الأمشاط الدقيقة ذات الفاصل الزمني 1-FSR تحدث فقط عند انخفاض الطاقة. وبالنظر إلى التطبيق كمصدر ضوء مشط، فمن المهم الحصول على مشط بمسافة 1-FSR، ومن خلال النظر في التباطؤ، تمكنا من توضيح آلية حدوثه. وعلى وجه الخصوص، فإن حقيقة إمكانية تحقيق ذلك ببساطة عن طريق تغيير طاقة الإدخال تعد معلومات مفيدة لجلب أنظمة Microcom إلى نطاقات الأشعة تحت الحمراء المرئية والمتوسطة في المستقبل.

وبناء على نتائج المحاكاة، أجرينا تجربة. الإعداد التجريبي هو على النحو التالي. بفضل الطريقة التجريبية، قمنا بإنشاء حالة تم فيها تخفيض الطاقة من الأعلى إلى الأدنى، وسجلنا التغيير. يوضح الشكل أدناه مقارنة بين بيانات المحاكاة والبيانات التجريبية. يشير التغيير الشبيه بالخطوة في طاقة الخرج (الخط الأزرق) إلى أن الحالة داخل المرنان قد انتقلت عبر ثلاث حالات: 2-FSR، 1-FSR، والاختفاء. لذلك، لتحقيق حالة 1-FSR، يكفي إيقاف تغيير الطاقة بعد حدوث تغيير واحد. وعند مقارنتها بالبيانات التجريبية الفعلية، يمكن رؤية تغييرات مماثلة، مما يثبت نتائج المحاكاة.

وتظهر هذه النتيجة أن عاليةQلقد أوضحنا آلية المشط الصغير الذي تم تحقيقه باستخدام مرنان بصري مجهري، وحصلنا على معرفة مفيدة للأبحاث التطبيقية المستقبلية.

تم دعم هذا العمل جزئيًا من خلال المنح المخصصة للبحث العلمي (K15H05429)، وبرنامج الدراسات العليا الرائد ``العلم في المجتمعات فائقة النضج''، والنطاق من وزارة الشؤون الداخلية والاتصالات.