Misure nel dominio del tempo dell'accoppiamento intermodale ad alto valore Q.
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Misure nel dominio del tempo dell'accoppiamento intermodale ad alto valore Q.
Il primo passo verso la realizzazione della memoria fotonica.
I risonatori accoppiati, che sono sistemi di micro-risonatori ottici accoppiati tra loro tramite la luce, sono da tempo studiati attivamente come elementi che possono fungere da piattaforme per varie applicazioni come luci lente, sensori e laser. Tuttavia, se il comportamento transitorio dei risonatori accoppiati può essere osservato e controllato, si aprirà la strada ad applicazioni "dinamiche" come, ad esempio, i buffer ottici, gli interruttori ottici e l'elaborazione dell'informazione quantistica. La ricerca si concentra sulla natura "statica" del risonatore accoppiato.
In questo contesto, il presente lavoro presenta uno studio sull'ultrahighQValore (>107) tra i modi di risonanza nel dominio del tempo. Tale elevatoQÈ la prima volta che l'accoppiamento tra modi di risonanza con valore 1 viene trattato nel dominio del tempo. Quando i modi di risonanza sono fortemente accoppiati tra loro, l'energia luminosa viene trasferita avanti e indietro tra loro (oscillazioni di energia). L'uso di modi risonanti con valori Q altissimi ha il vantaggio di aumentare il numero di queste oscillazioni di energia, rendendole più facili da osservare e controllare. Inoltre, il presente studio utilizza l'accoppiamento tra modi in senso orario (CW: Clockwise) e antiorario (CCW: Counter-clockwise) in un singolo risonatore, il che elimina la necessità di un controllo rigoroso della distanza tra i risonatori e delle lunghezze d'onda di risonanza, richiesto nei sistemi di risonatori accoppiati convenzionali, e consente di eseguire gli esperimenti utilizzando una configurazione semplice. Ciò consente di effettuare esperimenti con un semplice setup.
Fig. 1(a) Illustrazione schematica ed equazioni principali del modello numerico sviluppato.(b) L'energia luminosa calcolata nei modi CW (blu) e CCW (rosso). L'inserto mostra lo spettro di trasmissione della cavità (blu) e lo spettro trasformato di Fourier dell'impulso in ingresso (verde). Il calcolo è (kappa, gamma0, gammaconicitàIl segnale di ingresso è un impulso rettangolare con una larghezza di impulso di 10 ns.
La Fig. 1(a) mostra il modello matematico dell'esperimento: la modalità CW (aCW) e la modalità CCW (aCCW) è il tasso di accoppiamentokappascambiano energia tra loro a una frequenza equivalente a quella del risonatore. In parallelo, ogni modalità ha un tasso di perdita intrinseco del risonatoregamma0e il tasso di perdita verso la fibragammaconicitàL'energia viene gradualmente persa dalla Pertanto, il numero di trasferimenti di energia osservabili è gamma = kappa/(gamma0 + gammaconicità), dove l'energia dei modi CW e CW oscilla e decade alternativamente. La forma d'onda teorica dell'oscillazione dell'energia calcolata dal modello è mostrata nella Fig. 1(b), dove l'energia nei modi CW e CW può essere vista oscillare e decadere alternativamente. Va notato che in questo studio, l'ultra-altoQA causa della modalità di valore utilizzata, il valoregamma0egammaconicitàdiventa più piccolo egammaÈ stato possibile ottenere un valore elevato di ~13.
Fig. 2 (a) Illustrazione schematica del setup sperimentale in cui sono impiegate le due fibre coniche. (b) Il risultato sperimentale dell'osservazione dell'oscillazione di energia tra i modi CW (blu) e CCW (rosso). Si noti che i tempi dei segnali CW e CCW sono stati calibrati misurando i ritardi tra i due segnali.
La Fig. 2(a) mostra un'immagine dell'esperimento. La Fig. 2(b) mostra i risultati sperimentali. I risultati mostrano che l'energia nel modo CW (linea continua blu) e l'energia nel modo CCW (linea continua rossa) oscillano alternativamente. Il periodo delle oscillazioni di energia e il tasso di decadimento sono in accordo con quelli calcolati dalle misurazioni nel dominio della frequenza, confermando così che le oscillazioni sono causate da un'energia ultraelevata.QSi può concludere che ciò è dovuto all'accoppiamento tra i modi CW e CCW. I presenti risultati sono di particolare interesse per i sistemi a ultraelevataQSi tratta di un primo passo verso il controllo dinamico dell'accoppiamento tra risonatori di valore.
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