Nemrég a Nature Communications közzétett egy mérföldkőnek számító fotonikai kutatási munkát. A Közép-Floridai Egyetem CREOL Optikai és Fotonikai Főiskolájának kutatócsoportja és más intézmények innovatív módon javasoltak és kísérletileg megvalósítottak egy rezonanciamentes Fabry-Pérot (FP) üreget.
Az üreges holografikus fázismaszk alkalmazásával a fénysugarak orbitális szögmomentumának (OAM) manipulálására a tanulmány a Laguerre–Gauss (LG) módok korlátlan fokozatos sorrendjének fokozását éri el. Ez a megközelítés alapjaiban töri meg a hagyományos optikai rezonátorokra jellemző diszkrét rezonanciát, és egy új optikai üreget hoz létre, amely szinte immunis az üreghosszúság zavaraira. Vadonatúj utakat nyit meg a nagy stabilitású optikai érzékelés, a strukturált fénylézerek és a nem hermitikus fotonikai kutatások számára.
1. A kutatás háttere és a meglévő kihívások A hagyományos Fabry-Pérot (FP) rezonanciaüreg a lézertechnológia, az optikai precíziós érzékelés, a kvantumoptika és a fotondetektálás alapvető mageszköze. Ennek azonban vannak eredendő és elkerülhetetlen korlátai:
1. Csak néhány meghatározott hullámhosszon generál rezonanciacsúcsokat, ami szűk működési sávszélességet eredményez.
2. Rendkívül érzékeny az üreghossz-változásokra; A rezgés és a hőmérséklet-ingadozás egyaránt rezonancia hullámhossz-eltolódást okoz, ami rontja az érzékelési pontosságot és a lézerstabilitást.
A teljesítmény javítására tett korábbi kísérletek a diszperziós tervezéssel és az üregen belüli optikai mező alakításával nem tudták alapvetően kiküszöbölni az üreghossz-függőséget és a diszkrét rezonanciát, ami nagymértékben korlátozta a gyakorlati alkalmazásokat.2. Az alapvető innovatív tervezés és működési elv Ez a kutatás elszakad a rezonátorok diszperziószabályozással történő módosításának hagyományos módszerétől. Ehelyett innovatív módon az optikai mező térbeli módú manipulációjával indul, és alapvetően kiküszöböli a rezonanciát a fizikai mechanizmusból.
A kutatócsoport egy holografikus fázismaszkot (HPM) integrált egy kompakt sík FP üregbe, mint az üzemmód-átalakítás központi elemét. Felhagy az általánosan használt Hermite–Gauss (HG) módokkal, és az orbitális szögmomentumot (OAM) hordozó Laguerre–Gauss (LG) módokat alkalmazza terjedési alapként.
Az evolúció során generált magasabb rendű LG módok inherens ortogonalitást mutatnak, ami megtöri a több intracavity nyaláb koherens interferenciafeltételét. A hagyományos üregek diszkrét rezonanciacsúcsai teljesen el vannak nyomva, így az üreg teljesen lapos, rezonanciamentes szélessávú spektrális választ tud elérni.
Főbb különbségek a két mód között:
1. HG mód: Egyetlen komponens csak két fix üzemmód között tud váltani, nem tud folyamatos rendeléseszkalációt elérni, így a rezonancia nem küszöbölhető ki.
2. LG-OAM mód: Az összes modális rendelés folyamatos eszkalációja egyetlen fázismaszkkal valósítható meg, egyszerű szerkezettel és könnyű integrációval.
3. Kísérleti eredmények és főbb jellemzők. Az LG módok átlagos konverziós hatékonysága meghaladja a 87,5%-ot alacsony fázistorzítás mellett, ami lehetővé teszi a magasabb rendű módok ortogonális terjedését.
A kísérleti összehasonlítás azt mutatja, hogy a hagyományos FP üregek diszkrét rezonanciacsúcsokat mutatnak, és spektrumaik szignifikánsan eltolódnak az üreg hosszának bármilyen változásával. Ezzel szemben az új rezonanciamentes üreg teljesen kiküszöböli a rezonanciacsúcsokat, és a bemeneti spektrummal összhangban lévő lapos spektrális választ mutat. Stabil teljesítményt tart fenn akkor is, ha az üreg hossza 350%-os tartományban változik, kiváló ellenálló képességet bizonyítva a külső zavarokkal szemben. Ha Gauss-fényt fecskendeznek be, akár a 19. rendű LG módok is gerjeszthetők anélkül, hogy bármilyen sorrendben rezonanciát generálnának, ami teljes mértékben igazolja a rezonanciamentes mechanizmus hatékonyságát.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. – Kína száloptikai modulok, üvegszálas csatolású lézergyártók, lézerkomponensek beszállítói. Minden jog fenntartva.
