Neseniai „Nature Communications“ paskelbė reikšmingą fotonikos tyrimo darbą. Centrinės Floridos universiteto CREOL Optikos ir fotonikos koledžo ir kitų institucijų tyrimų grupė naujoviškai pasiūlė ir eksperimentiškai įgyvendino Fabry-Pérot (FP) ertmę be rezonanso.
Naudojant intraertmės holografinės fazės kaukę, skirtą manipuliuoti šviesos spindulių orbitiniu kampiniu momentu (OAM), tyrime pasiekiamas nesuvaržytas laipsniškas Laguerre-Gauss (LG) režimų eskalavimas. Šis metodas iš esmės pažeidžia tradiciniams optiniams rezonatoriams būdingą diskretišką rezonansą, sukurdamas naują optinę ertmę, kuri yra beveik atspari ertmės ilgio trikdžiams. Tai atveria visiškai naujus kelius didelio stabilumo optiniam jutimui, struktūriniams šviesos lazeriams ir neermitinės fotonikos tyrimams.
1. Tyrimų pagrindas ir esami iššūkiai Tradicinė Fabry-Pérot (FP) rezonansinė ertmė yra pagrindinis lazerių technologijos, optinio tikslaus jutimo, kvantinės optikos ir fotonų aptikimo prietaisas. Tačiau jai būdingi ir neišvengiami apribojimai:
1. Jis sukuria rezonansines smailes tik esant keletui konkrečių bangos ilgių, todėl veikimo dažnių juostos plotis yra siauras.
2. Jis itin jautrus ertmės ilgio svyravimams; vibracija ir temperatūros svyravimai sukelia rezonansinio bangos ilgio poslinkį, pablogina jutimo tikslumą ir lazerio stabilumą.
Ankstesni bandymai pagerinti našumą naudojant dispersijos inžineriją ir optinio lauko formavimą ertmėje nesugebėjo iš esmės pašalinti priklausomybės nuo ertmės ilgio ir diskretaus rezonanso, o tai labai apribojo praktinį pritaikymą.2. Pagrindinis naujoviškas dizainas ir veikimo principas Šis tyrimas atsiriboja nuo įprasto rezonatorių modifikavimo būdo dispersijos reguliavimu. Vietoj to, jis naujoviškai pradedamas nuo erdvinio režimo manipuliavimo optiniu lauku ir iš esmės pašalina fizinio mechanizmo rezonansą.
Tyrėjų komanda integravo holografinę fazės kaukę (HPM) į kompaktišką plokštuminę FP ertmę kaip pagrindinį režimo konvertavimo elementą. Jis atsisako dažniausiai naudojamų Hermite-Gauss (HG) režimų ir kaip sklidimo pagrindą priima Laguerre-Gauss (LG) režimus, kuriuose yra orbitinis kampinis momentas (OAM).
Aukštesnės eilės LG režimai, sukurti evoliucijos metu, pasižymi būdingu ortogonalumu, kuris pažeidžia kelių vidinės ertmės spindulių nuoseklią trukdžių sąlygą. Įprastų ertmių atskiros rezonansinės smailės yra visiškai slopinamos, todėl ertmė gali pasiekti visiškai plokščią plačiajuosčio ryšio spektrinį atsaką be rezonanso.
Pagrindiniai dviejų režimų skirtumai:
1. HG režimas: vienas komponentas gali persijungti tik tarp dviejų fiksuotų režimų, negali pasiekti nuolatinio užsakymo eskalavimo, todėl rezonanso negalima pašalinti.
2. LG-OAM režimas: nuolatinis visų modalinių užsakymų eskalavimas gali būti įgyvendintas naudojant tik vieną fazės kaukę, pasižyminčią paprasta struktūra ir lengva integracija.
3. Eksperimentiniai rezultatai ir pagrindiniai akcentai Komanda pagamino holografinės fazės kaukę naudodama fototermorefrakcinį stiklą ir realizavo plačiajuosčio ryšio režimo konversiją per tūrines Bragg groteles. Vidutinis LG režimų konversijos efektyvumas viršija 87,5%, esant mažam fazės iškraipymui, todėl aukštesnės eilės režimai sklinda ortogoniškai.
Eksperimentinis palyginimas rodo, kad tradicinės FP ertmės pasižymi atskiromis rezonansinėmis smailėmis, o jų spektrai labai kinta keičiantis ertmės ilgiui. Priešingai, naujoji ertmė be rezonanso visiškai pašalina rezonansines smailes ir sukuria plokščią spektrinį atsaką, atitinkantį įvesties spektrą. Jis išlaiko stabilų veikimą net tada, kai ertmės ilgis kinta daugiau nei 350 %, parodydamas puikų atsparumą išoriniams trikdžiams. Kai įleidžiama Gauso šviesa, iki 19-osios eilės LG režimai gali būti sužadinami nesukuriant rezonanso bet kokia tvarka, o tai visiškai patvirtina berezonansinio mechanizmo efektyvumą.
Autoriaus teisės @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. – Kinijos šviesolaidiniai moduliai, šviesolaidinių lazerių gamintojai, lazerių komponentų tiekėjai. Visos teisės saugomos.
