Φωτονική σύνθεσις μικροκυμάτων με υπεριώδη ακτινοβολία δια χρησιμοποιήσεως ενός ταλαντωτή μεταφοράς βασιζόμενου σε μίκρο Soliton microcomb

  για τη διαίρεση συχνότητας οπτικών προς μικροκύματα. μια Σχηματική απεικόνιση του ταλαντωτή μεταφοράς που εφαρμόζεται σε ένα χτένα Kerr (ή χτένες ηλεκτρο-οπτικών ισοδύναμα). β Σχηματική αναπαράσταση της εξέλιξης του σήματος κατά μήκος της αλυσίδας ηλεκτρονικής διαίρεσης που οδηγεί στο σήμα εξόδου χαμηλού θορύβου. Αναγνωρίζονται οι δύο παράμετροι χ χορδές f CEO και f rep . Και οι δύο παράμετροι μπορούν να λειτουργούν ελεύθερα και να κυμαίνονται. Η συχνότητα αντιστάθμισης φακέλου φορέα (CEO) είναι ηλεκτρονικά διαιρούμενη με μεγάλο αριθμό Ν που αντιστοιχεί στον αριθμό δοντιών της εξαιρετικά σταθερής αντλίας v USL . Μετά από αυτό το στάδιο, οι διακυμάνσεις της συχνότητας του διαιρεμένου CEO f CEO/ N = ν USL / N - f rep κυριαρχούνται από τις διακυμάνσεις του ρυθμού επανάληψης. Αυτά απομακρύνονται με ανάμιξη f CEO / Ν με f rep για να ληφθεί το αποτέλεσμα της διαίρεσης ν USL / N . Χρησιμοποιείται φιλτράρισμα στενής ζώνης για την απόρριψη των οδόντων
Παραγωγή Microcomb με την USL Λόγω της περιορισμένης ρύθμισης του συντονιστή και του στενού εύρους ζώνης του microcomb που χρησιμοποιήθηκε για αυτή την απόδειξη της ιδέας, χρειάστηκε πρόσθετο υλικό για να αποδειχθεί η αρχή του ταλαντωτή μεταφοράς, όπως φαίνεται στο σχήμα 2α . Η χτένα σολιτόνιο-Kerr δημιουργείται με άντληση ενός κρυσταλλικού φθοριούχο μαγνήσιο (MGF 2 ) microresonator με ένα FSR των 14.09 GHz χρησιμοποιώντας ένα 1553-nm λέιζερ διόδου, η οποία αρχικά γρήγορα σαρώνεται κατά μήκος μιας συντονισμού για την παραγωγή σολιτόνιο 14 . Ακολούθως, το λέιζερ της αντλίας είναι κλεισμένο σε φάση υπό-Hz-linewidth USL (Menlo Systems ORS1500) με απόκλιση συχνότητας ~ 1,7 GHz, επιτυγχάνοντας έτσι ένα συγκρίσιμο επίπεδο καθαρότητας και σταθερότητας (πράσινο κουτί στο σχήμα 2α , α Λεπτομερής περιγραφή παρέχεται στη συμπληρωματική σημείωση 1).

ένα διαμέρισμα εγκατάστασης για την κεραία Kerr. Οι λεπτομέρειες για κάθε επισημασμένο μπλοκ μπορούν να βρεθούν στις Συμπληρωματικές Σημειώσεις 1 - 5 . EDFA, ενισχυτής ινών ενισχυμένης με Er. AOM, διαμορφωτής οπτικής οστού. AOM, ηλεκτρο-οπτικός διαμορφωτής; FBG, σχάρες οπτικών ινών Bragg για απόρριψη της αντλίας. OBPF, φίλτρο οπτικής ζώνης διέλευσης. PD, φωτοδίοδο; OPLL, οπτικός βρόχος κλειδώματος φάσης; PDH, κλειδαριά-λεκάνη-λεκάνη. PNA, Αναλυτής θορύβου φάσης. ESA, αναλυτής ηλεκτρικού φάσματος. β Οπτικό φάσμα της χτένας Kerr με βάση το Soliton, πριν από την καταστολή της αντλίας. ( γ ) Φασματογράφημα ραδιοσυχνότητας (RF) που δείχνει το αποτέλεσμα ασφάλισης ένεσης του ρυθμού επανάληψης της κτένας Kerr𝑓κre pστην 56η αρμονική του βοηθητικού ρυθμού επανάληψης χτένα , που λαμβάνεται με την αλλαγή της συχνότητας του . Εδώ, η αρμονική ισχύς που εφαρμόζεται στην ΕΑΜ είναι ~ 11 dBm, αποδίδοντας εύρος κλειδώματος ~ 1,7 kHz. Το φάσμα του είναι κεντραρισμένο στο CF = 14.092943 GHz και το εύρος ζώνης ανάλυσης είναι 5 Hz. d Αρχή της ανίχνευσης CEO της κεφαλής Kerr με την βοηθητική χτένα. Η αρμονική σχέση μεταξύ του ρυθμού επανάληψης και των δύο χτένες εξασφαλίζεται μέσω κλειδώματος της ένεσης για Μ  = 56. Το beat ετερόδυνο μεταξύ των δύο χτένες δίδει έτσι τη διαφορά μεταξύ φορέα-περιβλήματος συχνότητά τους offset ( Δ f𝑓ένα u xre p𝑓ένα u xre p𝑓κre pΔιευθύνων Σύμβουλος )Για να εξασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία της χτένας Kerr και να αποφευχθεί η αποσύνθεση του soliton, ο συντονισμός του μικροαντανακτήρα ασφαλίζεται βραδέως στο λέιζερ της αντλίας με μια σταθεροποίηση αποτελεσματικής απόσβεσης, επιτυγχανόμενη μέσω μιας κλειδαριάς Pound-Drever-Hall (PDH) 29 , η οποία ανατροφοδοτεί έναν διαμορφωτή ακουστο-οπτικής (ΑΟΜ) που ρυθμίζει την ισχύ της αντλίας και επομένως συντονίζει θερμοηλεκτικά τον συντονιστή, εκτός από μια βραδεία θερμική ενεργοποίηση του μικροαντασχηματιστή (βλέπε λεπτομέρειες στην Συμπληρωματική Σημείωση 2 ). Το σημείο ρύθμισης της απενεργοποίησης ήταν προσεκτικά βελτιστοποιημένο ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο θόρυβος του ρυθμού επανάληψης της κρέμας Kerr𝑓κre pσε συχνότητες μετατόπισης πέραν των ~ 100 Hz (βλέπε κεφάλαιο Μέθοδοι για τους περιορισμούς θορύβου). Ωστόσο, η υπολειπόμενη θερμική μετατόπιση του αντηχείου υποβαθμίζει την απόδοση σε χαμηλότερες συχνότητες offset. Ανίχνευση μετατόπισης με βοηθητική χτένα Το χρησιμοποιούμενο κρυσταλλικό MGF 2 μικρο-χτένα διαθέτει ένα σχετικά στενό φάσμα ότι εμποδίζει την άμεση ανίχνευση της συχνότητας CEO του (Εικ. 2 β). Η αυτοαναφορά των κεραμίδων Kerr παραμένει πολύ απαιτητική λόγω του υψηλού ρυθμού επανάληψης, της χαμηλής οπτικής ισχύος και της αρκετά μεγάλης διάρκειας παλμού (225 fs εδώ) με αποτέλεσμα την χαμηλή ένταση αιχμής που καθιστά τη φασματική διεύρυνση για f  - 2 f interferometry challenging 19 , 30 . Ως εκ τούτου, εφαρμόσαμε ένα σχήμα έμμεσης ανίχνευσης χρησιμοποιώντας μια βοηθητική βελόνα συσχέτισης ινών-λέιζερ αυτοαναφερόμενων 31 με ένα ρυθμό επανάληψης ΜΗζ