Mới đây, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Dong Chunhua và cộng sự Zou Changling thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã đề xuất một cơ chế điều khiển tán sắc vi khoang phổ quát, cho phép điều khiển độc lập tần số trung tâm và tần số lặp lại của dải tần quang học theo thời gian thực, và ứng dụng vào việc đo chính xác bước sóng quang học, nâng cao độ chính xác đo bước sóng lên đến kilohertz (kHz). Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Các vi lược soliton dựa trên vi khoang quang học đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu lớn trong lĩnh vực quang phổ chính xác và đồng hồ quang học. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của nhiễu môi trường và laser cũng như các hiệu ứng phi tuyến bổ sung trong vi khoang, độ ổn định của vi lược soliton bị hạn chế đáng kể, trở thành trở ngại lớn trong ứng dụng thực tiễn của lược tần số thấp. Trong các nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học đã ổn định và điều khiển lược tần số quang học bằng cách điều khiển chỉ số khúc xạ của vật liệu hoặc hình dạng của vi khoang để đạt được phản hồi thời gian thực, điều này gây ra sự thay đổi gần như đồng đều ở tất cả các chế độ cộng hưởng trong vi khoang cùng một lúc, thiếu khả năng điều khiển độc lập tần số và độ lặp lại của lược. Điều này hạn chế đáng kể ứng dụng của lược tần số thấp trong các ứng dụng thực tiễn của quang phổ chính xác, photon vi sóng, đo khoảng cách quang học, v.v.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất một cơ chế vật lý mới nhằm thực hiện việc điều chỉnh độc lập theo thời gian thực tần số trung tâm và tần số lặp lại của lược tần quang học. Bằng cách giới thiệu hai phương pháp điều khiển tán sắc vi khoang khác nhau, nhóm nghiên cứu có thể điều khiển độc lập sự tán sắc của các bậc vi khoang khác nhau, từ đó đạt được khả năng điều khiển hoàn toàn các tần số răng khác nhau của lược tần quang học. Cơ chế điều chỉnh tán sắc này có tính phổ quát đối với các nền tảng quang tử tích hợp khác nhau như silicon nitride và lithium niobate, vốn đã được nghiên cứu rộng rãi.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng laser bơm và laser phụ trợ để điều khiển độc lập các chế độ không gian của các bậc khác nhau trong vi khoang nhằm đạt được sự ổn định thích ứng của tần số chế độ bơm và điều chỉnh độc lập tần số lặp lại của lược tần. Dựa trên lược quang học, nhóm nghiên cứu đã chứng minh khả năng điều chỉnh nhanh chóng, có thể lập trình được các tần số lược tùy ý và ứng dụng nó vào việc đo chính xác bước sóng, tạo ra một máy đo bước sóng với độ chính xác đo ở mức kilohertz và khả năng đo đồng thời nhiều bước sóng. So với các kết quả nghiên cứu trước đây, độ chính xác đo đạt được của nhóm nghiên cứu đã được cải thiện ba bậc độ lớn.
Các vi lược soliton có thể cấu hình lại được chứng minh trong kết quả nghiên cứu này đặt nền tảng cho việc hiện thực hóa các tiêu chuẩn tần số quang học tích hợp trên chip, chi phí thấp, sẽ được ứng dụng trong đo lường chính xác, đồng hồ quang học, quang phổ và truyền thông.
Thời gian đăng bài: 26/09/2023