Dynamischer Ringresonator bietet neue Möglichkeiten in der synthetischen Frequenzdimension

Synthetische Dimensionen in der Photonik bieten aufregende neue Möglichkeiten, Licht zu manipulieren, physikalische Phänomene mit exotischen Konnektivitäten zu untersuchen und höherdimensionale Physik zu erforschen. Dynamisch modulierte Ringresonatorsysteme, bei denen Resonanzmoden gekoppelt sind, um eine synthetische Frequenzdimension zu konstruieren, können eine große experimentelle Flexibilität und Rekonfigurierbarkeit bieten.

Der Aufbau komplexer synthetischer Gitter wie Lieb-Gitter und Wabengitter in mehreren Ringen wird zu reichen Möglichkeiten zur Erforschung exotischer physikalischer Phänomene führen, die derzeit nur im theoretischen Bereich existieren, wie z -Ordnen Sie Topologien an. Auf dem Weg zum experimentellen Aufbau komplizierterer Mehrringgitter ist die Schaffung synthetischer Frequenzraumsysteme in zwei Ringen unterschiedlicher Länge ein wichtiger Schritt.

Wie in berichtet Fortgeschrittene Photonik, konstruierte ein Forscherteam der Shanghai Jiao Tong University kürzlich ein synthetisches Stummelgitter entlang der Frequenzdimension. Sie verwendeten zwei gekoppelte Ringe unterschiedlicher Länge, während der größere Ring dynamisch moduliert wurde. Ihre Studie, die die erste derartige experimentelle Demonstration war, beobachtete und verifizierte die intrinsischen physikalischen Eigenschaften solcher Gitter, insbesondere die natürliche Existenz des flachen (dispersionslosen) Bandes. Sie beobachteten auch die Moduslokalisierung nahe dem flachen Band. Solche flachen Bänder im synthetischen Raum können weiter modifiziert werden, indem langreichweitige Kopplungen in die Modulation eingeführt werden, die Übergänge von flachen zu nicht flachen Bändern für eine dynamische Lichtsteuerung ermöglichen.

Durch die selektive Auswahl der Eingangs- und Ausgangsports für Anregungs- und Transmissionsmessungen konnten sie außerdem unterschiedliche Bandstrukturmuster beobachten. Solche Ergebnisse unterscheiden sich bemerkenswert von früheren Arbeiten zur Flachbandphysik. Sie zeigen, dass Signale im System optische Informationen von Überlagerungsmoden in synthetischen Frequenzdimensionen tragen können.

Diese Demonstration der exotischen Lichtmanipulation kann wesentliche Anwendungen der optischen Kommunikation in faserbasierten oder On-Chip-Resonatoren ermöglichen. Die Arbeit ist möglicherweise auch ein bedeutender Meilenstein: Die Konstruktion des Stummelgitters in zwei gekoppelten Ringen unterschiedlicher Länge beweist die experimentelle Machbarkeit der Verbindung mehrerer Ringe unterschiedlichen Typs, um komplexe Gitter jenseits der Linien- oder Quadratgeometrie im synthetischen Raum zu konstruieren. Die Autoren gehen davon aus, dass ihre Ergebnisse den Weg für die zukünftige experimentelle Umsetzung früherer theoretischer Vorschläge ebnen können.