एक माइक्रोरेसोनेटर में सोलिटन क्रिस्टल की तेजी से पुनरावृत्ति दर में उतार-चढ़ाव माप
Summary
यहां, हम थर्मल ट्यून विधि का उपयोग करके तितली-पैक माइक्रो-रिंग अनुनादक में सॉलिटन क्रिस्टल उत्पन्न करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। इसके अलावा, एक एकल रिक्ति के साथ एक सॉलिटन क्रिस्टल की पुनरावृत्ति दर में उतार-चढ़ाव को विलंबित स्व-हेट्रोडीन विधि का उपयोग करके मापा जाता है।
Abstract
लौकिक solitons एक स्थिर राज्य में अपने व्यवहार के लिए पिछले दशकों में बहुत रुचि को आकर्षित किया है, जहां फैलाव एक प्रचार Kerr माध्यम में nonlinearity द्वारा संतुलित है । उच्च क्यू माइक्रोकैविट्स में क्षय केर सॉलिटन (डीकेएसएस) का विकास एक उपन्यास, कॉम्पैक्ट, चिप-स्केल सॉलिटन स्रोत चलाता है। जब डीकेएसएस फेम्टोसेकंड दालों के रूप में काम करता है, तो पुनरावृत्ति दर में उतार-चढ़ाव अल्ट्राहाई सटीक मेट्रोलॉजी, हाई-स्पीड ऑप्टिकल सैंपलिंग और ऑप्टिकल घड़ियों आदि पर लागू किया जा सकता है। इस पेपर में, डीकेएसएस की एक विशेष स्थिति, सोलिटन क्रिस्टल (एससी) की तेजी से पुनरावृत्ति दर में उतार-चढ़ाव जहां कण की तरह सोलिटन कसकर पैक किए जाते हैं और पूरी तरह से एक अनुनादक पर कब्जा करते हैं, को प्रसिद्ध विलंबित आत्म-हेट्रोडीन विधि के आधार पर मापा जाता है। अनुसूचित जाति थर्मल नियंत्रित विधि का उपयोग करके उत्पन्न होती है। पंप 100 हर्ट्ज की लाइनविड्थ के साथ एक फ्रीक्वेंसी फिक्स्ड लेजर है। आवृत्ति उतार-चढ़ाव माप में अभिन्न समय देरी फाइबर की लंबाई से नियंत्रित होता है। एक ही रिक्ति के साथ एक अनुसूचित जाति के लिए, पुनरावृत्ति दर में उतार-चढ़ाव क्रमशः 10 μs के भीतर ~ 53.24 हर्ट्ज और ~ 509.32 हर्ट्ज हैं।
Introduction
माइक्रोरिसोनेटर में स्थिर डीकेएसएस, जहां गुहा फैलाव को केर गैर-चित्रण द्वारा संतुलित किया जाता है, साथ ही केर गेन और गुहा अपव्यय1ने वैज्ञानिक अनुसंधान समुदाय में अपनी अल्ट्रा-उच्च पुनरावृत्ति दर, कॉम्पैक्ट आकार और कम लागत2के लिए बहुत रुचि को आकर्षित किया है। समय डोमेन में, डीकेएसएस स्थिर पल्स ट्रेनें हैं जिनका उपयोग उच्च गति माप3 और आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी4के लिए किया गया है। फ्रीक्वेंसी डोमेन में डीकेएसएस में समान फ्रीक्वेंसी स्पेसिंग के साथ फ्रीक्वेंसी लाइनों की एक श्रृंखला होती है जो वेवलेंथ-डिवीजन-मल्टीप्लेक्स (डब्ल्यूडीएम) कम्युनिकेशंस सिस्टम5,6,ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी संश्लेषण7, 8औरअल्ट्रा-लो शोर माइक्रोवेव जनरेशन9,10आदि के लिए उपयुक्त हैं । चरण शोर या कंघी लाइनों की लाइनविड्थ सीधे इन आवेदन प्रणालियों के प्रदर्शन को प्रभावित करती है। यह सिद्ध हो चुका है कि सभी कंघी लाइनों में पंप11के साथ एक समान लाइनविड्थ है। इसलिए, एक पंप के रूप में एक अल्ट्रा-संकीर्ण लाइनविड्थ लेजर का उपयोग करना डीकेएसएस के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एक प्रभावी दृष्टिकोण है। हालांकि, सबसे रिपोर्ट किए गए डीकेएसएस के पंप आवृत्ति व्यापक बाहरी गुहा डायोड लेजर (ECDLs) हैं, जो अपेक्षाकृत उच्च शोर से पीड़ित हैं और दसियों से सैकड़ों केहर्ट्ज के आदेश पर एक व्यापक लाइनविड्थ है। ट्यून करने योग्य लेजर की तुलना में, फिक्स्ड-फ्रीक्वेंसी लेजर में कम शोर, संकरा लाइनविड्थ और छोटी मात्रा होती है। उदाहरण के लिए, मेनलो सिस्टम 1 हर्ट्ज से कम लाइनविड्थ के साथ अल्ट्रा-स्थिर लेजर उत्पाद प्रदान कर सकते हैं। पंप के रूप में इस तरह की आवृत्ति फिक्स्ड लेजर का उपयोग करने से उत्पन्न डीकेएसएस के शोर को काफी कम किया जा सकता है। हाल ही में डीकेएस पीढ़ी12,13,14के लिए माइक्रोहीटर या थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर (टीईसी) आधारित थर्मल ट्यूनिंग विधियों का उपयोग किया गया है।
दोहराव दर स्थिरता डीकेएसएस का एक और महत्वपूर्ण पैरामीटर है। आम तौर पर, एक गेट समय के भीतर डीकेएसएस की आवृत्ति स्थिरता को चित्रित करने के लिए आवृत्ति काउंटरों का उपयोग कियाजाताहै, जो आम तौर पर एक हजार सेकंड15, 16के लिए माइक्रोसेकंड के क्रम पर होता है। फोटोडिटेक्टर और फ्रीक्वेंसी काउंटर की बैंडविड्थ द्वारा सीमित, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलर या संदर्भ लेजर का उपयोग आमतौर पर पता लगाया गया आवृत्ति को कम करने के लिए किया जाता है जब डीकेएसएस की फ्री-स्पेक्ट्रल-रेंज (एफएसआर) 100 गीगाहर्ट्ज से अधिक है। यह न केवल परीक्षण प्रणालियों की जटिलता को बढ़ाता है, बल्कि आरएफ स्रोतों या संदर्भ लेजर की स्थिरता के कारण अतिरिक्त माप त्रुटियों का उत्पादन करता है।
इस पेपर में, एक माइक्रो-रिंग अनुनादक (एमआरआर) एक वाणिज्यिक टीईसी चिप के साथ पैक किया जाता है जिसका उपयोग ऑपरेशन तापमान को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। एक पंप के रूप में 100 हर्ट्ज की एक लाइनविड्थ के साथ एक आवृत्ति फिक्स्ड लेजर का उपयोग करना, सॉलिटन क्रिस्टल (एससी) मैन्युअल रूप से ऑपरेटिंग तापमान को कम करके उत्पन्न होते हैं; ये विशेष डीकेएसएस है कि पूरी तरह से सोलिटन्स17कापॅ्पोरटिंग के सामूहिक रूप से आदेश दिया कलाकारों की टुकड़ी के साथ एक अनुनादक भर सकते हैं . हमारे ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, यह DKSs पीढ़ी प्रयोगों में सबसे संकीर्ण लाइनविड्थ पंप है । प्रत्येक कंघी लाइन के पावर स्पेक्ट्रल घनत्व (पीएसडी) स्पेक्ट्रम को विलंबित स्व-हेट्रोडीन इंटरफेरोमीटर (डीएसी) विधि के आधार पर मापा जाता है। कंघी लाइनों के अल्ट्रा-संकीर्ण लाइनविड्थ से लाभान्वित होकर, सोलिटन क्रिस्टल (एससी) की पुनरावृत्ति दर अस्थिरता पीएसडी वक्र्स के केंद्रीय आवृत्ति बहाव से ली गई है। एक ही रिक्ति के साथ अनुसूचित जाति के लिए, हमने 10 माइक्रोन के भीतर ~ 53.24 हर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर अस्थिरता और 125 माइक्रोन के भीतर ~ 509.32 हर्ट्ज प्राप्त की।
प्रोटोकॉल में कई मुख्य चरण होते हैं: सबसे पहले, एमआरआर को छह-एक्सिस कपलिंग चरण का उपयोग करके फाइबर सरणी (एफए) के साथ युग्मित किया जाता है। एमआरआर को उच्च सूचकांक वाले डॉप्ड सिलिका ग्लास प्लेटफॉर्म18, 19द्वारा निर्मित कियागयाहै। फिर, एमआरआर को 14-पिन तितली पैकेज में पैक किया जाता है, जो प्रयोगों के लिए स्थिरता को बढ़ाता है। अनुसूचित जाति थर्मल नियंत्रित विधि का उपयोग करके उत्पन्न होती है। अंत में, अनुसूचित जाति की पुनरावृत्ति दर में उतार-चढ़ाव को डीएसी विधि द्वारा मापा जाता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
ऑन-चिप डीकेएसएस उपन्यास कॉम्पैक्ट सुसंगत ऑप्टिकल स्रोत प्रदान करता है और ऑप्टिकल मेट्रोलॉजी, आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी और अन्य कार्यों में उत्कृष्ट अनुप्रयोग संभावनाओं का प्रदर्शन करता है। वाणिज्यि…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (एनएसएफसी) (ग्रांट 62075238, 61675231) और चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज (ग्रांट नं) के स्ट्रैटेजिक प्रायोरिटी रिसर्च प्रोग्राम ने सपोर्ट किया । XDB24030600) ।
Materials
| 6-axis coupling stage | Suruga Seiki | KXC620G KGW060 |
Contains 3 linear motorized translation states and 3 angular motorized rotational stages. Linear state: Minimum stepping: 0.05 μm; Travel: 20mm; Max.speed: 25mm/s; Repeatability: +/-0.3 μm; Rotational stage:Travel: ±8°; Resolution/pulse: 0.003 degree; Repeatability:±0.005° |
| Abrasive powder | Shenyang Kejing Auto-Instrument Co., LTD | 2980002 | Silicon carbide, granularity: 1.5 μm |
| Glue 3410 | Electronic Materials Incorporated | Optocast 3410 | Optocast 3410 is an ultra violet light and heat curable epoxy suitable for opto-electronic assembly. It cures rapidly when exposed to U.V. light in the 320-380 nm. |
| High-index doped silica glass | Home-made | – | The MRR is fabricated by a high index doped silica glass platform. The waveguide section is 2×3 μm and radius is 592.1 μm, corresponding to FSR of 49 GHz. |
| Pump laser | NKT Photonics | E15 | It is a continuous wave fiber laser with linewidth of 100 Hz. |
| Ultrastable Laser | Menlosystems | ORS | State-of-the-art linewidth (<1Hz) and stability (<2 x 10-15 Hz) |
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