Mesure rapide de la fluctuation du taux de répétition des cristaux de soliton dans un microrésonateur

Résumé

Ici, nous présentons un protocole pour générer des cristaux de soliton dans un résonateur à micro-anneaux emballé par papillon en utilisant une méthode d’accord thermique. De plus, les fluctuations du taux de répétition d’un cristal de soliton avec une seule vacance sont mesurées à l’aide d’une méthode d’auto-hétérodyne retardée.

Résumé

Les solitons temporels ont suscité un grand intérêt au cours des dernières décennies pour leur comportement dans un état stable, où la dispersion est équilibrée par la non-linéarité dans un milieu de Kerr de propagation. Le développement de solitons de Kerr dissipatifs (DKS) dans des microcavités à Q élevé entraîne une nouvelle source de solitton compacte à l’échelle de la puce. Lorsque les DKS servent d’impulsions femtosecondes, la fluctuation du taux de répétition peut être appliquée à la métrologie de très haute précision, à l’échantillonnage optique à grande vitesse, aux horloges optiques, etc. Dans cet article, la fluctuation rapide du taux de répétition des cristaux de soliton (SC), un état spécial des DKS où les solitons de type particule sont étroitement emballés et occupent pleinement un résonateur, est mesurée sur la base de la méthode bien connue de l’auto-hétérodyne retardé. Les SC sont générés à l’aide d’une méthode à contrôle thermique. La pompe est un laser fixe de fréquence avec une largeur de ligne de 100 Hz. Le temps intégral dans les mesures de fluctuation de fréquence est contrôlé par la longueur de la fibre de retard. Pour un SC avec une seule vacance, les fluctuations du taux de répétition sont respectivement d’environ 53,24 Hz dans les 10 μs et d’environ 509,32 Hz dans les 125 μs.

Introduction

Les DKS stables dans les microrésonateurs, où la dispersion de la cavité est équilibrée par la non-linéarité de Kerr, ainsi que le gain de Kerr et la dissipation de la cavité^1,ont suscité un grand intérêt dans la communauté de la recherche scientifique pour leur taux de répétition ultra-élevé, leur taille compacte et leur faible coût^2. Dans le domaine temporel, les DKS sont des trains d’impulsions stables qui ont été utilisés pour la mesure de télémétrie à grande vitesse³ et la spectroscopie moléculaire^4. Dans le domaine des fréquences, les DKS ont une série de lignes de fr....

Protocole

1. Couplage optique

1. Polir la face d’extrémité du MRR sur une plaque de broyage à l’aide de poudres abrasives de 1,5 μm (oxyde d’aluminium) mélangées à de l’eau pendant 5 min.
2. Fixez le MRR avec un luminaire à puce et placez un FA à huit canaux sur un étage de couplage à six axes, qui comprend trois étages linéaires d’une résolution de 50 nm et trois étages d’angle d’une résolution de 0,003 °. Les patchs du MRR et du FA sont de 250 μm.
3. Utilisez un laser de 1 550 nm comme source optique pour la surveillance en temps réel de l’efficacité du couplage. Ajustez soigneusement la position du FA jusqu’à ce que la perte d’encart atteigne la valeur m....

Résultats

La figure 3 montre la trace de puissance de transmission pendant qu’une thermique de résonance a été réglée sur la pompe. Il y avait une étape de puissance évidente qui indiquait la génération de SC. L’étape avait une puissance similaire à celle de son précurseur, le peigne d’instabilité modulationnelle. Par conséquent, la génération de SC ne dépendait pas de la vitesse de réglage. Les SC présentaient une grande variété d’états, y compris des postes vacants (défauts de Schottky), des défauts.......

Discussion

Les DKS sur puce fournissent de nouvelles sources optiques compactes et cohérentes et présentent d’excellentes perspectives d’application en métrologie optique, en spectroscopie moléculaire et dans d’autres fonctions. Pour les applications commerciales, les sources de microcombres compactes emballées sont essentielles. Ce protocole fournit une approche pratique pour fabriquer un micro-peigne emballé qui bénéficie de la connexion fiable et à faible perte de couplage entre le MRR et le FA, ainsi que d’une méthode de généra.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Étage d’accouplement 6 axes	Suruga Seiki	KXC620G KGW060	Contient 3 états de translation motorisés linéaires et 3 étages de rotation motorisés angulaires. État linéaire : Pas minimum : 0,05 &mu ; m; Débattement : 20 mm ; Vitesse maximale : 25 mm/s ; Répétabilité : +/-0,3 &mu ; m; Étape de rotation :Déplacement : ± ; 8° ;; Résolution/impulsion : 0,003 degré ; Répétabilité :± ; 0,005° ;
Poudre abrasive	Shenyang Kejing Auto-Instrument Co., LTD 2980002 Carbure de		silicium, granularité : 1,5 &mu ; m
Glue 3410	Electronic Materials Incorporated	Optocast 3410	L’Optocast 3410 est un époxy durcissable à la lumière ultraviolette et à la chaleur adapté à l’assemblage opto-électronique. Il durcit rapidement lorsqu’il est exposé à la lumière UV dans les 320-380 nm.
Verre de silice dopé à indice élevé	Fait	maison-Le	MRR est fabriqué par une plate-forme de verre de silice dopé à indice élevé. La section du guide d’ondes est de 2× ; 3 &mu ; m et rayon est de 592,1 &mu ; m, correspondant à un FSR de 49 GHz.
Laser à pompe	NKT Photonics	E15	Il s’agit d’un laser à fibre à ondes continues avec une largeur de raie de 100 Hz.
Laser ultrastable	Menlosystems	ORS	Largeur de raie de pointe (< 1Hz) et la stabilité (< 2 x 10-15 Hz)