利用负热光学效应自动生成孤子。

研究

利用负热光学效应自动生成孤子。

争取实现光学车联网的实际应用

1999年由Hänsch等人提出的光学频率梳已被广泛用作 "光的测量",其梳状光谱可实现精确的光学频率测量。这项技术在2005年获得了诺贝尔物理学奖,并在2009年被作为日本的国家长度标准。近年来,关于光频梳的发生器(谐振器)被小型化到微观尺度和节能的光梳子的研究一直很活跃。光车梳的最稳定状态被称为光孤子,以前的研究表明,这种状态可以通过适当改变输入光的相对于谐振波长的波长来获得。然而,尽管共振波长受到吸收和其他因素在实际产生光学Kercomb期间产生的热量的影响(热光学效应),但很少有研究将热量的影响考虑在内。

在这项研究中,开发了一个新的计算模型,将热效应考虑在内,特别是在计算上演示了一种利用负热光学效应产生光孤子的方法,这在以前是没有考虑过的。

图1.(a) 耦合WGM腔模型的说明。(b) 模拟具有热效应的Kerr梳子生成方案。

图1(a)显示了用于计算产生光学肉瘤的模型。当光从波导输入到一个圆形的谐振器时,在谐振器中产生一个光量。由于在以前的计算方法中没有考虑到热效应,通过增加图1(b)所示的计算程序,构建了一个包含热效应的新计算模型。

图2 (a) 腔内功率(蓝线)和来自冷腔谐振的输入失谐(黑线),用CaF计算出来的。2 (b,c)稳定的最终状态(热平衡)下腔体中克尔梳的时间波形和光学光谱。 (d) 由负TO效应引起的向孤子状态过渡的机制说明。

图2(a)显示了一个CaF2当一个谐振器被用作模型时,计算结果显示。图2(a)显示,在0毫秒的光输入后,光强度迅速增加,然后减少并过渡到一个稳定的状态。图2(b,c)显示了在这个最终的稳定状态下谐振器中的光的时间波形和光学光谱。这一结果表明,在谐振器中产生了陡峭的脉冲(光孤子),并且光谱具有干净的梳状形状。该机制如图2(d)所示。首先,当一个接近谐振波长的波长被输入时,光被限制在谐振器内,其强度迅速增加。这导致共振波长由于光学克尔效应而转移到长波长一侧。然后由于光的吸收而产生热量,并且由于负热光学效应,共振波长被转移到短波长一侧。这种由热光学效应引起的共振波长的变化实际上相当于将输入波长改变到长波长一侧,这是一种已知的孤子生成方法,也是孤子生成的原理。

这一成就表明,独联体可以自动生成,而不需要像传统做法那样改变光源的输入波长,并有望成为生成光通信的更简单和更实用的方法之一。

这项工作的部分内容得到了科学技术研究基金(15H05429)的支持。
这一成就的取得,得益于IEEE Photonics Journal, Vol. 8, No. 2, 4501109 (2016).。"在。