Sorgente luminosa a più lunghezze d'onda su un foglio piano

Multilunghezza d'ondafonte luminosasu un foglio piatto

I chip ottici rappresentano la strada inevitabile per la continuazione della Legge di Moore, è diventato un consenso tra il mondo accademico e quello industriale, possono risolvere efficacemente i problemi di velocità e consumo energetico affrontati dai chip elettronici, si prevede che rivoluzioneranno il futuro del calcolo intelligente e dell'altissima velocitàcomunicazione otticaNegli ultimi anni, un importante progresso tecnologico nella fotonica basata sul silicio si concentra sullo sviluppo di pettini di frequenza ottica solitonici a microcavità a livello di chip, che possono generare pettini di frequenza uniformemente spaziati attraverso microcavità ottiche. Grazie ai suoi vantaggi di elevata integrazione, ampio spettro e alta frequenza di ripetizione, la sorgente luminosa solitonica a microcavità a livello di chip ha potenziali applicazioni nella comunicazione ad alta capacità, spettroscopia,fotonica a microonde, misurazione di precisione e altri campi. In generale, l'efficienza di conversione del pettine di frequenza ottica a singolo solitone in microcavità è spesso limitata dai parametri rilevanti della microcavità ottica. Con una specifica potenza di pompaggio, la potenza di uscita del pettine di frequenza ottica a singolo solitone in microcavità è spesso limitata. L'introduzione di un sistema di amplificazione ottica esterno influenzerà inevitabilmente il rapporto segnale/rumore. Pertanto, il profilo spettrale piatto del pettine di frequenza ottica a solitone in microcavità è diventato l'obiettivo di questo campo.

Recentemente, un team di ricerca a Singapore ha compiuto importanti progressi nel campo delle sorgenti luminose a più lunghezze d'onda su superfici piane. Il team ha sviluppato un chip a microcavità ottica con uno spettro ampio e piatto e una dispersione prossima allo zero, e ha incapsulato in modo efficiente il chip ottico con un accoppiamento di bordo (perdita di accoppiamento inferiore a 1 dB). Basandosi sul chip a microcavità ottica, il forte effetto termo-ottico nella microcavità ottica viene superato mediante uno schema tecnico di doppio pompaggio, e si realizza una sorgente luminosa a più lunghezze d'onda con uscita spettrale piatta. Attraverso un sistema di controllo a feedback, il sistema di sorgente solitonica a più lunghezze d'onda può funzionare stabilmente per più di 8 ore.

L'emissione spettrale della sorgente luminosa è approssimativamente trapezoidale, la frequenza di ripetizione è di circa 190 GHz, lo spettro piatto copre 1470-1670 nm, la planarità è di circa 2,2 dBm (deviazione standard) e l'intervallo spettrale piatto occupa il 70% dell'intero intervallo spettrale, coprendo la banda S+C+L+U. I risultati della ricerca possono essere utilizzati nell'interconnessione ottica ad alta capacità e ad alta dimensionalitàotticosistemi informatici. Ad esempio, nel sistema dimostrativo di comunicazione ad alta capacità basato su una sorgente a pettine di solitoni a microcavità, il gruppo di pettini di frequenza con grande differenza di energia presenta il problema di un basso rapporto segnale/rumore (SNR), mentre la sorgente di solitoni con uscita spettrale piatta può superare efficacemente questo problema e contribuire a migliorare l'SNR nell'elaborazione parallela delle informazioni ottiche, il che ha un'importante rilevanza ingegneristica.

Il lavoro, intitolato "Flat soliton microcomb source", è stato pubblicato come articolo di copertina sulla rivista Opto-Electronic Science, all'interno del numero speciale dedicato all'"Ottica digitale e intelligente".

Figura 1. Schema di realizzazione di una sorgente luminosa a più lunghezze d'onda su una piastra piana.