Leistungsstarke und kompakte optische Frequenzkämme bieten einzigartige Möglichkeiten

Erinnern Sie sich an die großen, klobigen Maschinen, die für superpräzise Lichtmessungen benötigt werden? Diese Zeiten verschwinden dank winziger Geräte namens Mikrokämme. Diese Chips können die gleiche Aufgabe erfüllen, jedoch in viel kleinerem Maßstab, und öffnen so Türen für neue Anwendungen.

Mikrokämme nutzen Licht in speziellen Mikrostrukturen, um einen Regenbogen präziser Farben zu erzeugen, der für verschiedene wissenschaftliche Aufgaben nützlich ist. Jüngste Durchbrüche haben diese Mikrokämme viel effizienter gemacht und mehr Licht in einen nützlichen Regenbogen umgewandelt als je zuvor. Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch eLight.

Diese Effizienzsteigerung ist, als würde man mehr Leistung aus einem kleineren Motor herausholen. Es ebnet den Weg für den Bau von Mikrokammgeräten, die tragbar und auch außerhalb von Laboren einfach zu verwenden sind.

Mikrokämme sind für ihre herausragenden Eigenschaften bekannt, die ein breites Anwendungsspektrum ermöglicht haben, darunter Spektroskopie, optische Frequenzsynthese, astronomische Kalibrierung, kompakte Atomuhren, optische Kommunikation, LiDAR und Mikrowellenphotonik.

Wellenleitertechnologien aus Siliziumnitrid (Si3N4) mit extrem geringem Verlust haben den schnellen Übergang von Demonstrationen auf Geräteebene zur Integration auf Systemebene erleichtert. Diese Fortschritte ebnen den Weg für die Massenproduktion kompakter OFCs, die für den Einsatz außerhalb von Laborumgebungen geeignet sind.

Die Effizienz von Mikrokämmen ist eine entscheidende Messgröße für ihre praktischen Anwendungen. Die jüngsten Fortschritte konzentrierten sich auf die Verbesserung der Effizienz durch gekoppelte Resonatoren und umfassendere Pumpstrategien. Bemerkenswerte Fortschritte wurden bei der Erzeugung von Mikrokämmen mit flacher Oberseite erzielt, die die Kraft gleichmäßig über die Kammlinien verteilen. Diese gleichmäßige Leistungsverteilung ist für moderne Kommunikationssysteme und andere Anwendungen, die auf einer konsistenten Signalstärke über mehrere Kanäle angewiesen sind, von entscheidender Bedeutung.

Durch die Beseitigung der Einschränkungen in diesen Bereichen konnten Forscher die Gesamtleistung erheblich verbessern. Gekoppelte Mikroresonatoren haben sich als vielversprechender Ansatz erwiesen, der einen besseren Energiefluss ermöglicht und bisherige theoretische Grenzen umgeht. Diese Konfigurationen, die sich am Konzept der allgemeinen kritischen Kopplung orientieren, haben bemerkenswerte Effizienzsteigerungen gezeigt.

Zusätzlich zum Dauerstrich-Laserpumpen haben alternative Pumpschemata, einschließlich gepulster und parametrisch gepumpter Mikrokämme, enormes Potenzial gezeigt. Diese Methoden verbessern die zeitliche Überlappung zwischen der Pumpe und dem Soliton und steigern so die Effizienz.

Forscher arbeiten immer noch an der Perfektionierung von Mikrokämmen, erforschen verschiedene Materialien und Möglichkeiten, sie noch effizienter zu machen. Mit weiteren Fortschritten haben diese winzigen Lichtkämme das Potenzial, verschiedene wissenschaftliche Bereiche zu revolutionieren.