Conversion adiabatique de fréquence utilisant l'effet KERR optique.
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Conversion adiabatique de fréquence utilisant l'effet KERR optique.
Démonstration de méthodes de conversion de fréquence à faibles pertes et contrôlables.
Lorsque vous pincez une corde de guitare avec votre doigt, la guitare émet une note d'une certaine hauteur pendant un certain temps. Que se passe-t-il si vous modifiez rapidement la tension de la corde alors que la note est toujours présente ? Comme vous pouvez l'imaginer, la hauteur de la note émise par la guitare change en fonction de la tension. Physiquement, cela peut s'expliquer par le fait que la fréquence naturelle de la corde change en fonction de la tension.
En fait, un phénomène similaire peut également se produire dans les résonateurs micro-optiques. Si la fréquence de résonance d'un résonateur micro-optique contenant de la lumière est rapidement décalée, la fréquence de la lumière elle-même dans le résonateur change également en fonction du décalage de la fréquence de résonance. Ce phénomène est connu sous le nom de conversion adiabatique de fréquence. Jusqu'à présent, la conversion adiabatique de longueur d'onde était principalement réalisée en décalant la fréquence de résonance des résonateurs, tels que les résonateurs à cristaux photoniques, par l'effet des porteurs. Cependant, l'utilisation de porteurs présente les problèmes suivants : le contrôle temporel est difficile en raison du temps de diffusion fini des porteurs et la perte du résonateur augmente avec la densité des porteurs. Dans cette étude, une conversion de fréquence adiabatique à faible perte et hautement contrôlable a été réalisée en contrôlant la fréquence de résonance d'un résonateur en verre appelé micro résonateur optique en silice en utilisant l'effet Kerr optique, une méthode de réponse instantanée et sans perte.
Fig. 1. Schéma conceptuel de la conversion adiabatique de fréquence. Avec les porteuses, la fréquence optique reste convertie après l'opération de contrôle, mais avec l'effet Kerr optique, la fréquence peut être restaurée.
La figure 2 montre les résultats expérimentaux. Si aucun contrôle n'est appliqué à la fréquence de résonance, la sortie optique devrait décroître de façon régulière (ligne grise pleine). Cependant, si la fréquence de résonance est contrôlée (zone rouge du diagramme), les oscillations n'apparaissent dans la sortie que pendant cette période (ligne bleue continue). Il s'agit d'un battement provoqué par l'effet d'interférence entre la lumière d'origine et la lumière du résonateur dont la fréquence a été décalée, et la fréquence de battement correspond à l'importance de la conversion de fréquence. En (a), la conversion de fréquence augmente au fur et à mesure que la puissance optique utilisée pour contrôler la fréquence de résonance augmente, pour atteindre un maximum de 140 MHz. En (b), la réponse rapide de l'effet Kerr optique est exploitée pour réaliser deux conversions. Les observations de multiples conversions adiabatiques de fréquence sont sans précédent.
Fig. 2 Résultats expérimentaux de la conversion adiabatique de fréquence. (a) Dépendance à l'égard du pouvoir. (b) Opérations multiples. Le panneau inférieur montre la variation temporelle de la conversion de fréquence estimée à partir de la théorie.
La réponse rapide de l'effet Kerr optique permet également d'étudier l'influence de la différence de phase entre la lumière originale et la lumière convertie sur la forme d'onde de sortie, comme le montre la figure 3(b). Ce résultat est en bon accord avec la théorie. Ce résultat est en bon accord avec la théorie.
Fig. 3 Analyse de l'influence de la différence de phase sur. (a) Dépendance de la puissance de la différence de phase. (b) Comparaison avec les résultats expérimentaux. Lorsque la différence de phase est proche de la valeur originale (π) (en bas), la forme d'onde après l'opération de conversion correspond à la forme d'onde originale. En revanche, si la différence de phase est éloignée de la valeur d'origine (en haut), la forme d'onde ne revient pas à la forme d'onde d'origine.
La force de la conversion adiabatique de fréquence est que les fréquences peuvent être converties en douceur avec une efficacité de 1001 TP2T en principe. Associée à la nature à faible perte de cette recherche, elle devrait trouver des applications dans des domaines tels que le traitement de l'information quantique. Cette recherche a également permis d'approfondir notre compréhension de la conversion adiabatique de fréquence.
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