Pengukuran domain waktu untuk kopling antar moda dengan nilai Q yang tinggi.

2015-11-18 2022-09-23 miyahara

Penelitian

2015-11-18

Langkah pertama menuju realisasi memori foton.

Resonator terkopel, yaitu sistem resonator optik mikro yang digabungkan satu sama lain melalui cahaya, sudah lama dipelajari secara aktif sebagai elemen yang bisa berfungsi sebagai platform untuk berbagai aplikasi, seperti lampu lambat, sensor dan laser. Namun demikian, jika perilaku transien dari resonator yang digabungkan dapat diamati dan dikontrol, maka akan membuka jalan untuk aplikasi "dinamis" seperti buffer optik, sakelar optik dan pemrosesan informasi kuantum, misalnya. Penelitian ini difokuskan pada sifat 'statis' dari resonator terkopel.

Dengan latar belakang ini, karya ini menyajikan studi tentang ultrahighQNilai (>10)⁷) penggabungan antara mode resonansi dalam domain waktu. Sangat tinggiQIni adalah pertama kalinya kopling antara mode resonansi dengan nilai 1 diperlakukan dalam domain waktu. Apabila mode resonansi dipasangkan secara kuat satu sama lain, energi cahaya ditransfer bolak-balik di antara keduanya (osilasi energi). Penggunaan mode resonansi dengan nilai Q yang sangat tinggi memiliki keuntungan, yaitu jumlah osilasi energi meningkat, sehingga lebih mudah diamati dan dikendalikan. Selain itu, penelitian ini menggunakan penggandengan antara mode searah jarum jam (CW: Clockwise) dan berlawanan arah jarum jam (CCW: Counter-clockwise) dalam satu resonator, yang meniadakan perlunya kontrol yang ketat pada jarak antara resonator dan panjang gelombang resonansi, yang diperlukan dalam sistem resonator terkopel konvensional, dan memungkinkan eksperimen dilakukan dengan pengaturan yang sederhana. Hal ini memungkinkan eksperimen dilakukan dengan pengaturan yang sederhana.

Gbr. 1(a) Ilustrasi skematik dan persamaan utama dari model numerik yang dikembangkan.(b) Energi cahaya yang dihitung dalam mode CW (biru) dan CCW (merah). Inset menunjukkan spektrum transmisi rongga (biru) dan spektrum transformasi Fourier dari pulsa input (hijau. Perhitungannya adalah (kappa, gamma₀, gamma_lancipSinyal input adalah pulsa persegi panjang dengan lebar pulsa 10 ns.

Gbr. 1(a) menunjukkan model matematis percobaan: mode CW (a_CW) dan mode CCW (a_CCW) adalah tingkat koplingkappabertukar energi satu sama lain pada frekuensi yang setara dengan frekuensi resonator. Secara paralel, setiap mode memiliki tingkat kehilangan yang melekat pada resonatorgamma₀dan tingkat kehilangan seratgamma_lancipEnergi secara bertahap hilang oleh Oleh karena itu, jumlah transfer energi yang dapat diamati adalah gamma = kappa/(gamma_{0 +} gamma_lancip), di mana energi dalam mode CW dan CW berosilasi dan meluruh secara bergantian. Bentuk gelombang osilasi energi teoretis yang dihitung dari model ditunjukkan pada Gbr. 1(b), di mana energi dalam mode CW dan CW dapat dilihat berosilasi dan meluruh secara bergantian. Perlu dicatat bahwa dalam penelitian ini, gelombang ultra-tinggiQKarena mode nilai yang digunakan, makagamma₀dangamma_lancipmenjadi lebih kecil dangammaNilai besar ~13 dapat dicapai.

Gbr. 2(a) Ilustrasi skematis dari pengaturan eksperimental di mana dua serat runcing digunakan. (b) Hasil eksperimental pengamatan osilasi energi antara mode CW (biru) dan CCW (merah). Perhatikan bahwa pengaturan waktu sinyal CW dan CCW dikalibrasi dengan mengukur penundaan antara kedua sinyal.

Gbr. 2(a) menunjukkan gambar percobaan. Gbr. 2(b) menunjukkan hasil eksperimen. Hasilnya menunjukkan bahwa energi dalam mode CW (garis padat biru) dan energi dalam mode CCW (garis padat merah) berosilasi secara bergantian. Periode osilasi energi dan laju peluruhan berada dalam kesepakatan yang sangat tinggi dengan yang dihitung dari pengukuran dalam domain frekuensi, sehingga menegaskan bahwa osilasi tersebut disebabkan olehQDapat disimpulkan bahwa hal ini disebabkan oleh penggabungan antara mode CW dan CCW. Hasil ini khususnya menarik bagi para pengguna ultra-highQIni adalah langkah pertama menuju kontrol dinamis dari kopling antara resonator nilai.

Sebagian dari penelitian ini didukung oleh Hibah Bantuan untuk Penelitian Ilmiah (15H05429). Penelitian ini juga didukung oleh hibah dari Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (MEXT) "Sekolah Pascasarjana Terkemuka Universitas Keio (tipe serba bisa): Ilmu Pengetahuan untuk Pengembangan Masyarakat yang Super Matang".

Pencapaian ini dimungkinkan oleh Opt. Express, Vol. 23, No. 24, hal. 30851-30860 (2015).Informasi ini dipublikasikan di.

Kategori: 研究トピックス

Pengukuran domain waktu untuk kopling antar moda dengan nilai Q yang tinggi.

Penyimpanan cahaya broadband dalam resonator bernilai Q sangat tinggi.

Pembangkitan soliton otomatis menggunakan efek termo-optik negatif.