Блог

Apr 03, 2023

Программируемый и настраиваемый плоский

Научные отчеты, том 12,

Том 12 научных докладов, номер статьи: 18036 (2022) Цитировать эту статью

1141 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании мы представили когерентные суперконтинуальные лазеры с плоской вершиной, настраиваемой частотой повторения и программируемой спектральной полосой пропускания. Источники суперконтинуума со сверхширокополосным покрытием и высокой частотой повторения могут быть достигнуты путем объединения нелинейно уширенных электрооптических оптических гребенок частот с оптическим построчным формированием спектра. Программирование спектральной полосы пропускания реализуется путем итеративного формирования спектра и управления входной мощностью сильно нелинейных каскадов, тогда как настройка частоты повторения выполняется путем управления скоростью модуляции в гребенках оптических частот. Здесь мы реализовали программируемый и настраиваемый суперконтинуум с плоской вершиной с максимальной полосой пропускания и частотой повторения 55 нм при 10 дБ и 50 ГГц соответственно. Для выяснения когерентности суперконтинуума при настройке и программировании мы провели анализ фазового шума. Мы предложили значительно модифицированный автогетеродинный метод для точного измерения фазового шума каждой моды путем фильтрации определенных отводов суперконтинуума в интерферометре Маха – Цендера. С помощью этого метода было доказано, что однополосные спектры в каждом режиме почти аналогичны спектрам радиочастотных часов, что указывает на то, что наш программируемый и настраиваемый процесс генерации суперконтинуума вносит минимальное ухудшение свойств фазового шума. Это исследование показывает возможности создания сотен программируемых и настраиваемых оптических несущих с плоской вершиной, обладающих надежностью и когерентностью.

Since the demonstration of the supercontinuum source based on an ultrashort pulse laser in the 1960s, it has received significant attention owing to its ultrabroadband and coherent characteristics1. As the spectral performance in terms of stability, bandwidth, and flatness has gradually improved, supercontinuum sources have been utilized in various fields, including optical communication system2,3,4, microwave photonics100 complex-coefficient taps. Opt. Express 22, 6329–6338 (2014)." href="/articles/s41598-022-22463-y#ref-CR5" id="ref-link-section-d66911122e511"> 5,6, оптическая томография7,8 и спектроскопия9,10. Поскольку каждое приложение требует различных характеристик источников суперконтинуума11, область генерации суперконтинуума была исследована для улучшения программируемых характеристик оптических источников12,13. Например, требуемая частота повторения для применения в комбинированной спектроскопии находится в диапазоне от ~ 10 МГц до ~ 10 ГГц14, тогда как калибровка астрономических спектрографов требует частоты повторения в диапазоне от ~ 10 ГГц до ~ 100 ГГц14. Более того, в некоторых приложениях частоту повторения необходимо регулировать даже во время использования, например, при генерации сигналов произвольной формы15,16.

Недавние исследовательские усилия по реализации генерации суперконтинуума с программируемыми и настраиваемыми характеристиками включают оптические микрогребенки Керра17,18, волоконные лазеры с синхронизацией мод19,20 и электрооптические оптические частотные гребенки (EO-OFC)21,22. Поскольку частота повторения и спектральный диапазон оптических микрогребен Керра определяются материалом и структурой микрорезонатора, предпринимаются попытки запрограммировать частоту повторения, контролируя температуру17 или приложенное электрическое поле18 в микрогребенке. были сделаны. Хотя оптические микрогребенки Керра могут обладать привлекательными характеристиками, включая высокую частоту повторения вплоть до ТГц и малый размер, диапазон настройки узок по сравнению с разработанным микрорезонатором, а точная настройка затруднена из-за ступенчатой ​​настройки. диапазон12,17,18.

Волоконные лазеры с синхронизацией мод также исследовались для создания программируемых и настраиваемых источников суперконтинуума19,20. Солитонный волоконный лазер с синхронизацией мод и перестраиваемой частотой следования был продемонстрирован с использованием оптоакустического эффекта19. Управление температурой фильтра Вернье, включающего два микрокольцевых резонатора, также применялось для создания перестраиваемых волоконных лазеров с синхронизацией мод20. Хотя волоконные лазеры с синхронизацией мод могут генерировать сверхширокополосный суперконтинуум с широкой полосой пропускания, используя лазер, подходящий для желаемого диапазона длин волн, максимальная частота повторения и диапазон настройки ограничены несколькими ГГц и несколькими сотнями МГц соответственно12,19,20 . Кроме того, поскольку волоконный лазер с синхронизацией мод настраивается термически или оптоакустически, трудно добиться стабильной работы без дополнительного управления обратной связью.