Stockage de la lumière à large bande dans des résonateurs à très haute valeur Q.
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Stockage de la lumière à large bande dans des résonateurs à très haute valeur Q.
Au-delà de la limite de Fourier, relation entre la fréquence et le temps.
Les résonateurs à très haute valeur Q devraient trouver des applications dans divers domaines, tels que la bioimagerie et le traitement des signaux par la lumière. En raison de la haute performance de confinement de la lumière des résonateurs, la lumière confinée à un endroit pendant une longue période peut interagir fortement avec la matière.
Fig. 1 (a) Impulsions limitées par Fourier et chirpées. (b) Spectre du résonateur en fonction du spectre d'entrée.
Cependant, la capacité de confiner la lumière pendant une longue période entraîne l'incapacité de stocker la lumière pendant une courte période, et on considère donc que la lumière à impulsions ultra-courtes ne peut pas être stockée dans un résonateur à valeur Q ultra-élevée. Considérée sur l'axe des fréquences, la largeur spectrale de la lumière pulsée ultracourte est à large bande, comme le montre la relation de la transformée de Fourier, tandis que la largeur spectrale de résonance d'un résonateur à valeur Q élevée est étroite, et normalement, il ne peut stocker que la lumière pulsée dans la même largeur de bande que la largeur spectrale de résonance. Par conséquent, si l'on veut étudier l'interaction entre la lumière et la matière avec une composante de fréquence à large bande, il faut absolument utiliser un résonateur avec une faible valeur Q. Nous avons cherché à stocker la lumière avec des largeurs d'impulsion qui dépassent la limite de la valeur Q en combinant avec succès l'effet Kerr et la technologie chirp : l'effet Kerr déplace la fréquence de résonance vers le côté basse fréquence, de sorte que si la fréquence instantanée de la lumière pulsée d'entrée est modifiée en fonction du déplacement du spectre de résonance, il est possible de stocker la lumière avec des largeurs d'impulsion plus longues que la largeur du spectre de résonance. L'effet Kerr déplace la fréquence de résonance vers le côté basse fréquence. Nous avons confirmé que la lumière à large bande peut être stockée dans un résonateur à largeur de ligne étroite en ajoutant un pré-chirp optimal à la lumière pulsée ultracourte de type gaussien.
Fig. 2 (a) Rapport d'énergie entrée-sortie pour différentes quantités de chirp. (b) Spectre d'entrée-sortie aux conditions optimales.
Nous avons effectué notre analyse en utilisant l'équation de la théorie des modes couplés. Le modèle utilisé était un mode couplé avec une valeur Q de 3×106 (durée de vie des photons : 2,46 ns) dans un résonateur en anneau de SiN, et tenté de stocker des impulsions ultracourtes chirpées de manière optimale.
Dans la présente étude, nous avons calculé de manière optimale la quantité de chirp pour obtenir un résonateur avec une durée de vie des photons de 2,46 ns et une largeur totale à mi-hauteur (FWHM) de 0,37 Il a été démontré qu'il est possible de stocker de la lumière pulsée avec une durée d'impulsion de 1,5 ns. On espère que cela permettra de réaliser des circuits logiques tout-optiques avec des taux de communication et une détection à bande ultra-large, ce qui n'était pas possible dans le passé, dans des résonateurs à haute valeur de Q.
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