Ces dernières années, le soliton dissipatif de Kerr est devenu une nouvelle source de lumière cohérente à l’échelle de la puce, qui a attiré une grande attention pour l’énorme valeur de la recherche en physique du soliton et des applications pratiques. Le solitton de Kerr dissipatif a un taux de répétition élevé. Il est donc difficile de mesurer les paramètres relatifs, en particulier la fluctuation du taux de répétition.
Dans notre travail, nous trouvons un moyen de l’obtenir. Pendant ce temps, un package robuste est nécessaire pour les applications pratiques. Notre protocole fournit une méthode efficace pour l’emballage de résonateurs à micro-anneau sur puce, la génération de soliton et la mesure de la fluctuation du taux de répétition.
Pour commencer, fixez le résonateur à micro-anneau avec un luminaire à puce. Sur un étage de couplage à six axes, qui comprend trois étages linéaires d’une résolution de 50 nanomètres et trois étages d’angle d’une résolution de 0,003 degré, placez un réseau de fibres à huit canaux. Utilisez un laser de 1 550 nanomètres comme source optique pour la surveillance en temps réel de l’efficacité du couplage.
Ajustez soigneusement la position du réseau de fibres. Mesurez la puissance d’entrée et la puissance de sortie à l’aide d’un capteur de puissance optique. Maintenez la perte d’encart à la valeur minimale, généralement inférieure à six décibels, correspondant à une perte de couplage inférieure à trois décibels par facette.
Utilisez un adhésif incurvé aux ultraviolets pour coller le résonateur à micro-anneaux et le réseau de fibres. Placez l’adhésif sur le bord latéral de la surface de contact pour vous assurer qu’il n’y a pas de colle sur le chemin optique. Exposez l’adhésif incurvé UV à une lampe UV pendant 150 secondes et faites cuire dans une chambre à 120 degrés Celsius pendant plus d’une heure.
Co agglutinant une puce de refroidisseur électrique thermique de 10,2 millimètres par 6,05 millimètres d’une puissance maximale de 3,9 Watts à la plaque de base d’un boîtier papillon standard à 14 broches à l’aide de colle argentée. Faire sauter les deux électrodes de la puce du refroidisseur thermoélectrique sur deux broches de l’emballage papillon. Collez une plaque de tungstène à la surface de la puce du refroidisseur électrique thermique à l’aide de colle d’argent.
Utilisez la plaque de tungstène comme dissipateur de chaleur pour combler l’espace entre le refroidisseur électrique thermique et le résonateur à micro-anneaux. Utilisez un amplificateur à fibre dopée à l’erbium pour booster la pompe pour la génération de microcombres. Contrôlez l’état de polarisation de la pompe à l’aide d’un contrôleur de polarisation de fibre.
Connectez tous les appareils à l’aide de fibres monomodes. Fixez la longueur d’onde du laser de la pompe. À 1556,3 nanomètres, réglez manuellement la température de fonctionnement à travers un contrôleur de refroidisseur thermoélectrique commercial externe à plus de 66 degrés Celsius, ce qui est assez élevé pour déplacer une résonance du résonateur à micro-anneau vers le haut de la plaque de tungstène à l’aide de colle d’argent, et fixez la queue de cochon du réseau de fibres à la carte de sortie de l’emballage papillon sur le côté rouge de la pompe.
Surveillez le spectre optique de sortie avec un analyseur de spectre optique. Détectez la trace de puissance de sortie avec un photodétecteur de trois gigahertz et enregistrez avec un oscilloscope. Réglez la sortie de l’amplificateur à fibre dopée à l’erbium à 34 milliwatts de décibels, ou répondez à une puissance sur puce de 30,5 milliwatts de décibels, ce qui garantit qu’il y a suffisamment de puissance couplée dans le résonateur à micro-anneaux pour la génération de micro-peignes.
Réglez la thermistance sur deux kilohms correspondant à une température de fonctionnement de 66 degrés Celsius, puis diminuez lentement la température de fonctionnement en augmentant la valeur de consigne de la thermistance. Réglez la polarisation de la pompe par le contrôleur de polarisation de fibre, jusqu’à ce que le pas d’un cristal de soliton soit observé au bord de chute de la trace de puissance de transmission triangulaire. Lorsqu’un spectre optique semblable à celui d’une paume est observé sur l’analyseur de spectre optique, arrêtez de diminuer la température de fonctionnement.
La valeur de la thermistance était d’environ 5,6 kilohms dans ces expériences. Connectez les cristaux de soliton générés à un filtre passe-bande réglable pour extraire une ligne de peigne individuelle. Réglez la bande passante du filtre passe-bande accordable sur 0,1 nanomètre.
Réglez sa longueur d’onde centrale sur toute la bande C et L et réglez la pente du filtre à 400 décibels par nanomètre. Coupler la ligne de peigne sélectionnée à un interféromètre Zehnder simulé asymétrique. Utilisez un modulateur acousto-optique pour décaler la fréquence optique dans un bras de l’interféromètre asymétrique de l’émetteur fictif de 200 mégahertz.
Le champ optique dans l’autre bras est retardé par un segment de fibres optiques de deux kilomètres et 25 kilomètres. Fixez une photodiode pour détecter le signal optique de sortie et utilisez un analyseur de spectre électrique pour analyser le spectre de densité spectrale de puissance. Réglez la longueur d’onde centrale du filtre passe-bande accordable.
Mesurez les densités spectrales de puissance de chaque ligne de peigne. En utilisant la même méthode, mesurez les courbes de densité spectrale de puissance des cristaux de soliton avec une vacance. Enregistrez la bande passante de trois décibels de la courbe de densité spectrale de puissance, et cela entrera dans votre ajustement par morceaux via un programme Python.
Cette figure montre les groupes motopropulseurs de transmission tandis qu’une thermique de résonance a été réglée sur la pompe. Il y avait un pas de puissance évident qui indiquait la génération de cristaux de soliton. Un cristal de soliton parfait avec 27 solitons est montré ici, ainsi qu’un cristal de soliton avec une seule vacance.
Les cristaux de soliton parfaits basés sur une fibre de retard de deux kilomètres et de 25 kilomètres ont été observés avec des courbes de densité spectrale de puissance ayant des sommets plats, qui ont été causés par la fluctuation de fréquence dans le temps de retard. Le spectre optique typique des cristaux de soliton basé sur une fibre de retard de deux kilomètres et de 25 kilomètres a été ajusté par morceaux avec des lignes linéaires tracées en bleu. En résumé, un résonateur à micro-anneau sur puce est emballé dans une cellule papillon et une méthode de réglage thermique est proposée pour générer un cristal de soliton.
Enfin, nous utilisons la méthode d’auto-hétérodyne retardée pour obtenir la mesure de la fluctuation du taux de répétition.
