Generación de solitones disipativos y reales.

13 de octubre de 2022

por la Academia China de Ciencias

Los micropeines de Kerr son conjuntos de líneas espectrales equidistantes generadas al bombear un microrresonador de alto Q con un láser monomodo de onda continua resonante. Podría decirse que han creado un nuevo campo en la fotónica no lineal de cavidad, con una fuerte fertilización cruzada entre la investigación teórica, experimental y tecnológica.

A pesar del gran éxito de los micropeines de Kerr, los diseños de micropeines convencionales de Kerr no pueden abordar por completo problemas como el mecanismo de arranque automático, la eficiencia de modo bajo y la baja potencia de salida. Por otro lado, al anidar un microrresonador no lineal pasivo en una cavidad de láser de fibra activa, el micropeine de solitón de cavidad láser (LCS) recientemente demostrado muestra un gran potencial para resolver los problemas de los micropeines de Kerr convencionales.

En un nuevo artículo publicado en Light: Science & Applications, un equipo de científicos dirigido por el profesor Shu-Wei Huang de la Universidad de Colorado Boulder y sus compañeros de trabajo estudian teórica y experimentalmente la generación de solitones disipativos y la dinámica en tiempo real de este nuevo miembro para la familia de los micropeines.

"Aportamos información teórica sobre el principio de bloqueo de modo de esta nueva arquitectura de micropeine LCS. Estudiamos la dependencia de las propiedades de los solitones en los parámetros del microrresonador y predijimos la existencia de solitones disipativos brillantes chirridos con una forma espectral de parte superior plana, un ansiado desde hace mucho tiempo". característica para la comunicación óptica de alta capacidad, pero no alcanzable en la arquitectura de micropeine convencional", dicen los científicos.

"Según nuestras pautas experimentales propuestas, demostramos un micropeine LCS de arranque automático con bajo nivel de ruido, alta eficiencia de modo y alta potencia de salida. La potencia de salida de LCS es tan alta como 12 mW con una eficiencia de modo de hasta 90.7%, ambos representan mejora de órdenes de magnitud a los micropeines Kerr convencionales. Igualmente importante, logramos el ancho de línea de peine fundamental bajo récord de 32 MHz y el ruido de fase de tasa de repetición de -137 dBc/Hz a una frecuencia de compensación de 1 MHz", escriben.

"Además, utilizamos un amplificador de tiempo para 'ralentizar' la dinámica de la cavidad no lineal ultrarrápida en 70 veces, de modo que la formación de solitones y la dinámica de interacción se puedan estudiar con optoelectrónica de última generación. Nos entusiasmó especialmente observar el intrigante solitón Newton's fenómeno de la cuna con la lupa de tiempo por primera vez", agregaron.

"El estudio abre nuevas vías para micropeines compactos, de alta eficiencia y de arranque automático para aplicaciones del mundo real y destaca la importancia del amplificador de tiempo para la dinámica ultrarrápida en tiempo real", dijeron los científicos.

Más información: Run Chen et al, Plataforma versátil de metasuperficies no locales para el control espectral y espacial de las ondas de luz, Light: Science & Applications (2022). DOI: 10.1038/s41377-022-00986-3

Información del diario:Luz: ciencia y aplicaciones

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