Competencia de ganancia entre el peine óptico Kerr y la dispersión Raman inducida en microcavidades de sílice.

La mezcla de cuatro ondas y la dispersión Raman inducida son un tipo de efecto óptico no lineal de tercer orden y se observan a menudo en los microrresonadores ópticos, donde la densidad de luz por unidad de volumen aumenta. Pueden considerarse como "procesos que generan luz en nuevas longitudes de onda" en condiciones que satisfacen la ley de conservación de la energía. La dispersión Raman inducida es un fenómeno en el que se generan nuevas longitudes de onda de luz por resonancia (dispersión) entre la luz de bombeo y las vibraciones moleculares intrínsecas de un material. Se sabe que el vidrio de sílice, el material del resonador utilizado en este estudio, tiene ganancia Raman en una banda de longitud de onda muy amplia, lo que significa que se puede generar luz de varias longitudes de onda. Por otro lado, la mezcla de cuatro ondas es un fenómeno en el que se generan dos nuevos fotones de diferentes longitudes de onda cuando se introduce una luz de bombeo de una sola longitud de onda. La luz generada de este modo tiene una buena monocromaticidad y direccionalidad, por lo que se espera que se aplique como fuente de luz de peine de frecuencia óptica que funcione a escala de chip.

En este estudio, se predijo teóricamente y se observó experimentalmente la competencia de ganancia entre la mezcla de cuatro ondas y la dispersión Raman inducida que se produce en los micro-resonadores ópticos de sílice. Como se ha mencionado anteriormente, la mezcla de cuatro ondas y la dispersión Raman inducida son fenómenos físicos completamente diferentes, pero como ambos se originan a partir de la misma luz de bombeo, quedaba la cuestión de cuál es la fuente dominante y preferente. La clave de la solución fue el análisis de la "ganancia". Al comparar la facilidad de generación (=ganancia) de la mezcla de cuatro ondas y la dispersión Raman inducida mediante un análisis teórico, descubrimos que existen condiciones en las que la mezcla de cuatro ondas y la dispersión Raman inducida pueden obtenerse selectivamente.
Las figuras siguientes muestran los resultados experimentales de los cambios de estado dinámicos en 1-FSR (modo junto a la bomba), la dispersión Raman inducida y 2-FSR (modo junto a la bomba) mediante el ajuste fino de la longitud de onda del láser. Los resultados coinciden con los de la simulación y revelan un mecanismo que se ha observado pero que no se conoce en profundidad. Se espera que estos resultados aporten conocimientos importantes para las futuras aplicaciones de los láseres ópticos Kercomb y Raman.