Mesures dans le domaine temporel du couplage intermodal à haute valeur Q.

2015-11-18 2022-09-23 miyahara

Recherche

2015-11-18

Le premier pas vers la réalisation de la mémoire des photons.

Les résonateurs couplés, qui sont des systèmes de micro-résonateurs optiques couplés entre eux par la lumière, sont depuis longtemps activement étudiés en tant qu'éléments pouvant servir de plateformes pour diverses applications telles que les lampes lentes, les capteurs et les lasers. Toutefois, si le comportement transitoire des résonateurs couplés pouvait être observé et contrôlé, cela ouvrirait la voie à des applications "dynamiques" telles que les tampons optiques, les commutateurs optiques et le traitement quantique de l'information, par exemple. La recherche est axée sur la nature "statique" du résonateur couplé.

Dans ce contexte, le présent travail présente une étude de l'ultrahighQValeur (>10⁷) couplage entre les modes de résonance dans le domaine temporel. Un tel niveauQC'est la première fois que le couplage entre des modes de résonance ayant une valeur de 1 est traité dans le domaine temporel. Lorsque les modes résonants sont fortement couplés entre eux, l'énergie lumineuse fait des allers-retours entre eux (oscillations énergétiques). L'utilisation de modes résonnants avec des valeurs Q très élevées présente l'avantage d'augmenter le nombre de ces oscillations énergétiques, ce qui les rend plus faciles à observer et à contrôler. En outre, la présente étude utilise le couplage entre les modes dans le sens des aiguilles d'une montre (CW : Clockwise) et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (CCW : Counter-clockwise) dans un seul résonateur, ce qui élimine la nécessité d'un contrôle strict de la distance entre les résonateurs et des longueurs d'onde de résonance, qui est requis dans les systèmes de résonateurs couplés conventionnels, et permet de réaliser des expériences avec une configuration simple. Cela permet de réaliser des expériences avec une configuration simple.

Fig. 1(a) Illustration schématique et équations maîtresses du modèle numérique développé.(b) L'énergie lumineuse calculée dans les modes CW (bleu) et CCW (rouge). L'encart montre le spectre de transmission de la cavité (bleu) et le spectre transformé par Fourier de l'impulsion d'entrée (vert). Le calcul est le suivant (kappa, gamma₀, gamma_côneLe signal d'entrée est une impulsion rectangulaire avec une largeur d'impulsion de 10 ns.

La figure 1(a) montre le modèle mathématique de l'expérience : le mode CW (a_CW) et le mode CCW (a_CCW) est le taux de couplagekappaéchangent de l'énergie entre eux à une fréquence équivalente à celle du résonateur. En parallèle, chaque mode a un taux de perte inhérent au résonateurgamma₀et le taux de perte à la fibregamma_côneL'énergie est progressivement perdue par le Par conséquent, le nombre de transferts d'énergie observables est de gamma = kappa/(gamma_{0 +} gamma_cône), où l'énergie dans les modes CW et CW oscille et décroît alternativement. La forme d'onde théorique de l'oscillation de l'énergie calculée à partir du modèle est illustrée à la figure 1(b), où l'on peut voir l'énergie dans les modes CW et CW osciller et décroître en alternance. Il convient de noter que dans cette étude, l'ultra-highQEn raison du mode de valeur utilisé, legamma₀etgamma_cônedevient plus petit etgammaUne grande valeur de ~13 a pu être atteinte.

Fig. 2(a) Illustration schématique du montage expérimental où les deux fibres coniques sont utilisées. (b) Le résultat expérimental de l'observation de l'oscillation de l'énergie entre les modes CW (bleu) et CCW (rouge). Notez que les temporisations des signaux CW et CCW ont été calibrées en mesurant les délais entre les deux signaux.

La Fig. 2(a) montre une image de l'expérience. La figure 2(b) montre les résultats expérimentaux. Les résultats montrent que l'énergie dans le mode CW (ligne bleue continue) et l'énergie dans le mode CCW (ligne rouge continue) oscillent alternativement. La période des oscillations d'énergie et le taux de décroissance sont en très bon accord avec ceux calculés à partir de mesures dans le domaine des fréquences, confirmant ainsi que les oscillations sont causées par un système de chauffage à ultra-haute température.QOn peut en conclure que cela est dû au couplage entre les modes CW et CCW. Les présents résultats sont d'un intérêt particulier pour les produits à ultra-haute teneur en carbone.QIl s'agit d'une première étape vers le contrôle dynamique du couplage entre les résonateurs de valeur.

Une partie de cette recherche a été soutenue par une subvention d'aide à la recherche scientifique (15H05429). Il a également bénéficié d'une subvention du ministère de l'éducation, de la culture, des sports, de la science et de la technologie (MEXT) dans le cadre du programme "Keio University Leading Graduate School (All-round type) : Science for the Development of a Super-Mature Society".

Cette réalisation a été rendue possible par Opt. Express, vol. 23, n° 24, p. 30851-30860 (2015).L'information est publiée dans.

Catégories: 研究トピックス

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