Экспериментальная установка. 
(а) Экспериментальная установка для формирования устойчивого одиночного SMC. Для формирования стабильного солитона введен вспомогательный лазер. ECDL, диодный лазер с внешним резонатором; EDFA — волоконный усилитель, легированный эрбием; ОСА, Анализатор оптического спектра; ОСК, осциллограф; ESA, Анализатор электрического спектра; МРР — микрокольцевой резонатор; ПД, Фотодетектор; Цир, циркулятор. 
(b) Микрокольцевое изображение микрокольцевого резонатора из легированного кварцевого стекла с высоким показателем преломления и радиусом 148,1 мкм (нижняя панель). Устройство в корпусе «бабочка» (верхняя панель). 
(c) Дисперсионная характеристика MRR. Зеленая линия (Dint=0) представляет собой одну интегрированную дисперсионную кривую. Микрорезонатор демонстрирует ультраплоскую дисперсионную характеристику. Красная точка — это солитонный режим. 
(d) Спектры пропускания солитонной моды.
Фото: Оптоэлектронная наука (2023). DOI: 10.29026/oes.2023.230024

В последние годы важный технологический прорыв в фотонике на основе кремния был сосредоточен на разработке солитонных гребенок оптических частот на основе микрорезонаторов, которые могут генерировать равномерно расположенные гребенки частот через оптические микрорезонаторы. Благодаря своим преимуществам высокой интеграции, широкому спектру и высокой частоте повторения, солитонный источник света с микрорезонаторами на основе микрорезонаторов имеет потенциальное применение в средствах связи большой мощности, спектроскопии, микроволновой фотонике, прецизионных измерениях и других областях.

В общем, эффективность преобразования солитонной гребенки оптических частот часто ограничивается соответствующими параметрами оптического микрорезонатора. При определенной мощности накачки выходная мощность односолитонной гребенки оптических частот микрорезонатора часто ограничивается. Внедрение внешней системы оптического усиления неизбежно повлияет на соотношение сигнал/шум. Поэтому плоский спектральный профиль солитонной гребенки оптических частот стал целью этой области.

Недавно группа под руководством доктора Пэн Се из Наньянского технологического университета в Сингапуре добилась важного прогресса в области многоволновых источников света на плоских листах. Исследовательская группа разработала оптический микрорезонаторный чип с плоским, широким спектром и почти нулевой дисперсией и эффективно упаковала оптический чип с возможностью краевой связи (потери на связи менее 1 дБ).

Результаты экспериментов в плоском режиме дисперсии. 
(а) Энергетический след эволюции микрогребенки от состояния непрерывной волны (CW) до односолитонного состояния. МИ: Нестабильность модуляции. I: Схема поворота. II: Двухсолитонная микрогребенка. III: Односолитонная микрогребенка. 
(b) Радиочастотный спектр односолитонного состояния. 
(c) Оптические спектры Turning Pattern (I), двухсолитонной микрогребенки (II) и одиночного источника SMC (III). За счет введения идеального прямоугольного спектра в качестве стандартного эталона одиночный SMC демонстрирует трапециевидный спектр со слабым степенным спектральным профилем. 
(d) Долговременный след питания одного SMC.
Фото: Оптоэлектронная наука (2023). DOI: 10.29026/oes.2023.230024

На основе чипа оптического микрорезонатора сильный термооптический эффект в оптическом микрорезонаторе преодолевается с помощью технической схемы двойной накачки и реализуется многоволновой источник света с плоским спектральным выходом. Благодаря системе управления с обратной связью многоволновая система источника солитонов может стабильно работать более восьми часов.

Спектральный выход источника света примерно трапециевидный, частота повторения около 190 ГГц, плоский спектр охватывает 1470-1670 нм, неравномерность около 2,2 дБм (стандартное отклонение), плоский спектральный диапазон занимает 70% всего спектральный диапазон, охватывающий полосу S+C+L.

Результаты исследования могут быть использованы в системах оптической связи большой емкости и многомерных оптических вычислительных системах.

Например, в демонстрационной системе связи большой мощности, основанной на солитонном гребенчатом источнике с микрорезонаторами, группа частотных гребенок с большой разницей энергий сталкивается с проблемой низкого отношения сигнал/шум, в то время как солитонный источник с плоским спектральным выходным сигналом может эффективно решить эту проблему и помочь улучшить ОСШ при параллельной оптической обработке информации, что имеет важное инженерное значение.

Результаты опубликованы в журнале Opto-Electronic Science.