In den letzten Jahren hat sich das dissipative Kerr-Soliton zu einer neuartigen kohärenten Lichtquelle im Chip-Maßstab entwickelt, die für den enormen Wert in der Forschung und praktischen Anwendungen der Solitonenphysik große Aufmerksamkeit erregt hat. Dissipatives Kerr-Soliton hat eine hohe Wiederholrate. Es ist also eine Herausforderung, die relativen Parameter, insbesondere die Fluktuation der Wiederholungsrate, zu messen.
In unserer Arbeit finden wir einen Weg, es zu bekommen. Mittlerweile ist ein robustes Paket für praktische Anwendungen notwendig. Unser Protokoll bietet eine effektive Methode für das On-Chip-Mikroring-Resonator-Gehäuse, die Solitonenerzeugung und die Messung von Fluktuationen der Wiederholrate.
Um zu beginnen, befestigen Sie den Mikroringresonator mit einer Chip-Halterung. Auf einer sechsachsigen Kopplungsstufe, die drei lineare Stufen mit einer Auflösung von 50 Nanometern und drei Winkelstufen mit einer Auflösung von 0,003 Grad umfasst, wird ein achtkanaliges Faserarray platziert. Verwenden Sie einen 1,550 Nanometer Laser als optische Quelle zur Echtzeitüberwachung der Kopplungseffizienz.
Passen Sie die Position des Faserarrays vorsichtig an. Messen Sie die Eingangsleistung und Ausgangsleistung mit einem optischen Leistungsmesser. Halten Sie den Einschubverlust auf dem Mindestwert, typischerweise weniger als sechs Dezibel, entsprechend einem Kopplungsverlust von weniger als drei Dezibel pro Facette.
Verwenden Sie einen ultraviolett gekrümmten Klebstoff, um den Mikroringresonator und das Faserarray zu kleben. Legen Sie den Klebstoff auf die Seitenkante der Kontaktfläche, um sicherzustellen, dass sich kein Klebstoff auf dem Optischen Pfad befindet. Den UV-gekrümmten Klebstoff 150 Sekunden lang einer UV-Lampe aussetzen und in einer Kammer bei 120 Grad Celsius mehr als eine Stunde backen.
Co-agglutinate einen 10,2 x 6,05 Millimeter großen thermischen elektrischen Kühlerchip mit einer maximalen Leistung von 3,9 Watt auf die Grundplatte eines Standard-14-Pol-Butterfly-Gehäuses mit Silberkleber. Braten Sie die beiden Elektroden des thermoelektrischen Kühlerchips auf zwei Pins des Butterfly-Gehäuses. Kleben Sie eine Wolframplatte mit Silberkleber auf die Oberfläche des thermischen elektrischen Kühlerchips.
Verwenden Sie die Wolframplatte als Kühlkörper, um die Lücke zwischen dem thermischen elektrischen Kühler und dem Mikroringresonator zu schließen. Verwenden Sie einen Erbium-dotierten Faserverstärker, um die Pumpe für die Mikrokammerzeugung zu verstärken. Steuern Sie den Polarisationszustand der Pumpe mit einem Faserpolarisationsregler.
Verbinden Sie alle Geräte mit Singlemode-Fasern. Fixieren Sie die Wellenlänge des Pumplasers. Bei 1556,3 Nanometern die Betriebstemperatur manuell durch einen externen kommerziellen thermoelektrischen Kühlerregler auf über 66 Grad Celsius einstellen, was hoch genug ist, um eine Resonanz des Mikroringresonators mit Silberkleber auf die Oberseite der Wolframplatte zu bewegen, und befestigen Sie den Zopf des Faserarrays an der Ausgangsplatine des Schmetterlingspakets auf der roten Seite der Pumpe.
Überwachen Sie das optische Ausgangsspektrum mit einem optischen Spektrumanalysator. Erfassen Sie die Ausgangsleistungsspur mit einem Drei-Gigahertz-Fotodetektor und nehmen Sie sie mit einem Oszilloskop auf. Stellen Sie den Ausgang des Erbium-dotierten Faserverstärkers auf 34 Dezibel-Milliwatt ein oder reagieren Sie auf eine On-Chip-Leistung von 30,5 Dezibel-Milliwatt, wodurch sichergestellt wird, dass genügend Leistung in den Mikroringresonator für die Mikrokammerzeugung eingekoppelt ist.
Stellen Sie den Thermistor auf zwei Kilohm, was einer Betriebstemperatur von 66 Grad Celsius entspricht, und verringern Sie dann langsam die Betriebstemperatur, indem Sie den Eingestelltwert des Thermistors erhöhen. Stellen Sie die Polarisation der Pumpe durch den Faserpolarisationsregler ein, bis der Schritt eines Solitonkristalls an der fallenden Kante der dreieckigen Transmissionsleistungsspur beobachtet wird. Wenn ein handflächenähnliches optisches Spektrum auf dem optischen Spektrumanalysator beobachtet wird, hören Sie auf, die Betriebstemperatur zu verringern.
Der Wert des Thermistors lag in diesen Experimenten bei etwa 5,6 Kilohm. Verbinden Sie die erzeugten Solitonenkristalle mit einem abstimmbaren Bandpassfilter, um eine einzelne Kammlinie zu extrahieren. Stellen Sie das Passband des abstimmbaren Bandpassfilters auf 0,1 Nanometer ein.
Stimmen Sie seine zentrale Wellenlänge über das gesamte C- und L-Band ab und stellen Sie die Filtersteigung auf 400 Dezibel pro Nanometer ein. Koppeln Sie die ausgewählte Kammlinie zu einem asymmetrischen Zehnder-Interferometer. Verwenden Sie einen akusto-optischen Modulator, um die optische Frequenz in einem Arm des asymmetrischen Mock-Senderinterferometers um 200 Megahertz zu verschieben.
Das optische Feld im anderen Arm wird durch ein Segment von optischen Fasern von zwei Kilometern und 25 Kilometern verzögert. Schließen Sie eine Fotodiode an, um das optische Ausgangssignal zu erkennen, und verwenden Sie einen elektrischen Spektrumanalysator, um das spektrale Dichtespektrum der Leistung zu analysieren. Stimmen Sie die zentrale Wellenlänge des abstimmbaren Bandpassfilters ab.
Messen Sie die spektralen Leistungsdichten jeder Kammlinie. Mit der gleichen Methode messen Sie die spektralen Dichtekurven der Leistung von Solitonenkristallen mit einer Vakanz. Zeichnen Sie die drei Dezibel-Bandbreite der spektralen Leistungsdichtekurve auf, und das wird Stückweise über ein Python-Programm in Ihre Anpassung aufgenommen.
Diese Abbildung zeigt die Antriebsstränge des Getriebes, während eine Resonanzthermie über die Pumpe abgestimmt wurde. Es gab einen offensichtlichen Leistungsschritt, der auf die Erzeugung von Solitonkristallen hindeutete. Ein perfekter Solitonkristall mit 27 Solitonen ist hier gezeigt, ebenso wie ein Solitonkristall mit einer einzigen Vakanz.
Die perfekten Solitonenkristalle, die auf einer zwei Kilometer langen und einer 25 Kilometer langen Verzögerungsfaser basieren, wurden mit leistungsspektralen Dichtekurven mit flachen Spitzen beobachtet, die durch die Frequenzfluktuation innerhalb der Verzögerungszeit verursacht wurden. Das typische optische Spektrum von Solitonenkristallen, die auf einer zwei Kilometer langen und einer 25 Kilometer langen Verzögerungsfaser basieren, wurde stückweise mit linearen Linien in Blau gezeichnet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein On-Chip-Mikroringresonator in einer Schmetterlingszelle verpackt ist und eine thermische Abstimmungsmethode vorgeschlagen wird, um Solitonenkristall zu erzeugen.
Schließlich verwenden wir die verzögerte selbstheterodyne Methode, um die Messung der Fluktuation der Wiederholungsrate zu erreichen.
