Génération automatique de solitons à l'aide d'effets thermo-optiques négatifs.

Le peigne de fréquence optique, introduit par Hänsch et al. en 1999, est devenu largement utilisé comme "mesure de la lumière" avec un spectre en forme de peigne qui permet des mesures précises de la fréquence optique. Cette technologie a remporté le prix Nobel de physique en 2005 et a été adoptée comme norme nationale pour la longueur au Japon en 2009. Ces dernières années, la recherche sur les carcoms optiques, dans lesquels le générateur (résonateur) du peigne de fréquence optique est miniaturisé à l'échelle micro et économe en énergie, a été active. L'état le plus stable d'un peigne optique est appelé soliton optique, et des recherches antérieures ont montré que cet état peut être obtenu en modifiant de manière appropriée la longueur d'onde de la lumière d'entrée par rapport à la longueur d'onde de résonance. Cependant, malgré le fait que la longueur d'onde de résonance est affectée par la chaleur générée par l'absorption et d'autres facteurs pendant la génération effective du Kercomb optique (effet thermo-optique), peu d'études ont pris en compte l'effet de la chaleur.

Dans cette étude, un nouveau modèle de calcul a été développé pour prendre en compte les effets thermiques et, en particulier, une méthode de génération de solitons optiques utilisant des effets thermo-optiques négatifs, qui n'avait pas été considérée auparavant, a été démontrée par calcul.

La figure 2(a) montre un modèle de CaF₂Les résultats des calculs sont présentés lorsqu'un résonateur est utilisé comme modèle. La figure 2(a) montre que l'intensité lumineuse augmente rapidement après une entrée de lumière à 0 ms, puis diminue et passe à un état stable. La figure 2(b,c) montre la forme d'onde temporelle et le spectre optique de la lumière dans le résonateur dans cet état stable final. Ce résultat montre que des impulsions raides (solitons optiques) sont générées dans le résonateur et que le spectre a une forme de peigne propre. Le mécanisme est illustré à la Fig. 2(d). Premièrement, lorsqu'une longueur d'onde proche de la longueur d'onde de résonance est introduite, la lumière est confinée dans le résonateur et son intensité augmente rapidement. Cela entraîne le déplacement de la longueur d'onde de résonance vers le côté des plus grandes longueurs d'onde en raison de l'effet Kerr optique. De la chaleur est alors générée par l'absorption de la lumière, et la longueur d'onde de résonance est déplacée vers le côté des courtes longueurs d'onde en raison de l'effet thermo-optique négatif. Ce changement de la longueur d'onde de résonance dû à l'effet thermo-optique est pratiquement équivalent au changement de la longueur d'onde d'entrée vers le côté des plus grandes longueurs d'onde, ce qui est une méthode connue de génération de solitons, et constitue le principe de la génération de solitons.

Cette réalisation montre que les solitons peuvent être générés automatiquement sans changer la longueur d'onde d'entrée de la source lumineuse, comme cela se fait habituellement, et devrait constituer l'un des moyens les plus simples et les plus pratiques de générer des carcoms optiques.