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Apr 03, 2023

Piatto programmabile e sintonizzabile

Scientific Reports volume 12,

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 18036 (2022) Citare questo articolo

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In questo studio, abbiamo presentato laser supercontinui coerenti a sommità piatta con velocità di ripetizione sintonizzabili e larghezze di banda spettrali programmabili. Le sorgenti supercontinue con banda ultralarga e copertura ad alta velocità di ripetizione possono essere ottenute unendo pettini di frequenza ottici elettro-ottici ampliati in modo non lineare con la modellazione dello spettro ottico linea per linea. La programmazione della larghezza di banda spettrale viene implementata mediante la modellazione iterativa dello spettro e il controllo della potenza in ingresso di stadi altamente non lineari, mentre la regolazione della velocità di ripetizione viene eseguita mediante il controllo della velocità di modulazione nei pettini di frequenza ottici. Qui, abbiamo implementato un supercontinuum a sommità piatta programmabile e sintonizzabile con una larghezza di banda massima e una velocità di ripetizione di 55 nm a 10 dB e 50 GHz, rispettivamente. Per chiarire la coerenza del supercontinuum durante la messa a punto e la programmazione, abbiamo eseguito un'analisi del rumore di fase. Abbiamo proposto un metodo autoeterodina notevolmente modificato per misurare il rumore di fase di ciascuna modalità precisamente filtrando specifiche prese del supercontinuo in un interferometro Mach-Zehnder. Con questo metodo, è stato dimostrato che gli spettri a banda laterale singola in ciascuna modalità sono quasi simili a quelli del clock RF, indicando che il nostro processo di generazione di supercontinuum programmabile e sintonizzabile ha aggiunto un degrado minimo alle proprietà del rumore di fase. Questo studio mostra le possibilità per generare centinaia di portanti ottici a sommità piatta programmabili e sintonizzabili con robustezza e coerenza.

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, tomografia ottica7,8 e spettroscopia9,10. Poiché ciascuna applicazione richiede caratteristiche diverse delle sorgenti di supercontinuo11, il campo della generazione di supercontinuo è stato studiato per migliorare le prestazioni programmabili delle sorgenti ottiche12,13. Ad esempio, la velocità di ripetizione richiesta per l'applicazione di spettroscopia combinata varia da ~ 10 MHz a ~ 10 GHz14, mentre la calibrazione degli spettrografi astronomici richiede una velocità di ripetizione compresa tra ~ 10 GHz e ~ 100 GHz14. Inoltre, vi sono alcune applicazioni in cui la frequenza di ripetizione deve essere regolata anche durante l'uso, come la generazione di forme d'onda arbitrarie15,16.

Recenti sforzi di ricerca per implementare la generazione di supercontinuo con caratteristiche programmabili e sintonizzabili includono micro-pettini ottici Kerr17,18, laser a fibra con modalità bloccata19,20 e pettini di frequenza ottica elettro-ottici (EO-OFC)21,22. Poiché la velocità di ripetizione e la gamma spettrale dei micro-pettini ottici Kerr sono determinate dal materiale e dalla struttura del micro-risonatore, si tenta di programmare le velocità di ripetizione controllando la temperatura17 o il campo elettrico applicato18 nel micro-pettine sono stati fatti. Sebbene i micro-pettini ottici Kerr possano offrire caratteristiche interessanti, tra cui un'elevata frequenza di ripetizione fino a THz e un regime di piccole dimensioni, la gamma di accordatura è ristretta rispetto al micro-risonatore progettato e la regolazione fine è difficile a causa dell'accordatura a gradini. intervallo12,17,18.

Sono stati studiati anche laser a fibra con modalità bloccata per generare sorgenti di supercontinuum programmabili e sintonizzabili19,20. È stato dimostrato un laser a fibra solitonica con modalità bloccata e una velocità di ripetizione regolabile utilizzando l'effetto opto-acustico19. Il controllo della temperatura di un filtro Nonio, comprendente due risonatori a microanello, è stato applicato anche per generare laser a fibra con modalità bloccata sintonizzabile20. Sebbene i laser a fibra con modalità bloccata possano generare un supercontinuum a banda ultralarga con un'ampia larghezza di banda utilizzando un laser adatto all'intervallo di lunghezze d'onda desiderato, la velocità di ripetizione massima e l'intervallo di sintonizzazione sono limitati rispettivamente a diversi GHz e poche centinaia di MHz12,19,20 . Inoltre, poiché il laser a fibra con modalità bloccata è sintonizzato termicamente o optoacusticamente, è difficile ottenere prestazioni stabili senza un'ulteriore gestione del feedback.