Negli ultimi anni, il solitone dissipativo di Kerr è diventato una nuova sorgente luminosa coerente su scala chip, che ha attirato grande attenzione per l'enorme valore nella ricerca sulla fisica dei solitoni e nelle applicazioni pratiche. Il solitone di Kerr dissipativo ha un alto tasso di ripetizione. Quindi è una sfida misurare i parametri relativi, in particolare la fluttuazione del tasso di ripetizione.
Nel nostro lavoro, troviamo un modo per ottenerlo. Nel frattempo, un pacchetto robusto è necessario per applicazioni pratiche. Il nostro protocollo fornisce un metodo efficace per il confezionamento del risonatore a micro-anello su chip, la generazione di solitoni e la misurazione della fluttuazione del tasso di ripetizione.
Per iniziare, fissare il risonatore micro-anello con un dispositivo chip. Su uno stadio di accoppiamento a sei assi, che comprende tre stadi lineari con una risoluzione di 50 nanometri e tre stadi angolari con una risoluzione di 0,003 gradi, posizionare un array di fibre a otto canali. Utilizzare un laser a 1.550 nanometri come sorgente ottica per il monitoraggio in tempo reale dell'efficienza di accoppiamento.
Regolare attentamente la posizione dell'array di fibre. Misurare la potenza in ingresso e la potenza in uscita con un misuratore di potenza ottica. Mantenere la perdita di inserto al valore minimo, in genere inferiore a sei decibel, corrispondente a una perdita di accoppiamento inferiore a tre decibel per sfaccettatura.
Utilizzare un adesivo curvo ultravioletto per incollare il risonatore a micro-anello e l'array di fibre. Posizionare l'adesivo sul bordo laterale della superficie di contatto per assicurarsi che non vi sia colla sul percorso ottico. Esporre l'adesivo curvo UV a una lampada UV per 150 secondi e cuocere in una camera a 120 gradi Celsius per più di un'ora.
Co agglutinare un chip di raffreddamento termico elettrico da 10,2 millimetri per 6,05 millimetri con una potenza massima di 3,9 Watt alla piastra di base di un pacchetto standard a farfalla a 14 pin utilizzando colla argentata. Sauter i due elettrodi del chip di raffreddamento termoelettrico a due pin del pacchetto farfalla. Incollare una piastra di tungsteno sulla superficie del chip del refrigeratore elettrico termico usando colla d'argento.
Utilizzare la piastra di tungsteno come dissipatore di calore per colmare lo spazio tra il refrigeratore elettrico termico e il risonatore a micro-anello. Utilizzare un amplificatore in fibra drogato con erbio per potenziare la pompa per la generazione di micro pettini. Controllare lo stato di polarizzazione della pompa utilizzando un controller di polarizzazione a fibra.
Collega tutti i dispositivi utilizzando fibre monomodali. Fissare la lunghezza d'onda del laser della pompa. A 1556,3 nanometri, regolare manualmente la temperatura di funzionamento attraverso un controller di raffreddamento termoelettrico commerciale esterno a oltre 66 gradi Celsius, che è abbastanza alto da spostare una risonanza del risonatore micro-anello nella parte superiore della piastra di tungsteno usando colla d'argento, e fissare la coda di maiale dell'array di fibre alla scheda di uscita del pacchetto farfalla sul lato rosso della pompa.
Monitorare lo spettro ottico in uscita con un analizzatore di spettro ottico. Rileva la traccia di potenza in uscita con un fotorilevatore a tre gigahertz e registra con un oscilloscopio. Impostare l'uscita dell'amplificatore in fibra drogato con erbio a 34 decibel milliwatt o rispondere a una potenza su chip di 30,5 decibel milliwatt, che garantisce che ci sia abbastanza potenza accoppiata nel risonatore micro-anello per la generazione di microcomb.
Impostare il termistore a due kilohm corrispondenti a una temperatura operativa di 66 gradi Celsius, quindi diminuire lentamente la temperatura operativa aumentando il valore impostato del termistore. Sintonizzare la polarizzazione della pompa da parte del controller di polarizzazione della fibra, fino a quando non si osserva il passo di un cristallo solitonico sul bordo di caduta della traccia di potenza di trasmissione triangolare. Quando sull'analizzatore ottico si osserva uno spettro ottico simile a un palmo, smettere di diminuire la temperatura di funzionamento.
Il valore del termistore era di circa 5,6 kilohm in questi esperimenti. Collegare i cristalli solitonici generati a un filtro passa banda sintonizzabile per estrarre una singola linea di pettine. Impostare la banda passante del filtro passa banda sintonizzabile su 0,1 nanometri.
Sintonizzare la sua lunghezza d'onda centrale sull'intera banda C e L e impostare la pendenza del filtro a 400 decibel per nanometro. Coppia della linea del pettine selezionata a un interferometro Zehnder simulato asimmetrico. Utilizzare un modulatore acusto-ottico per spostare la frequenza ottica in un braccio dell'interferometro asimmetrico del mittente simulato di 200 megahertz.
Il campo ottico nell'altro braccio è ritardato da un segmento di fibre ottiche di due chilometri e 25 chilometri. Allegare un fotodiodo per rilevare il segnale ottico di uscita e utilizzare un analizzatore di spettro elettrico per analizzare lo spettro di densità spettrale di potenza. Regolare la lunghezza d'onda centrale del filtro passa banda sintonizzabile.
Misurare le densità spettrali di potenza di ogni linea di pettine. Usando lo stesso metodo, misura le curve di densità spettrale di potenza dei cristalli solitoni con un posto vacante. Registra la larghezza di banda di tre decibel della curva di densità spettrale di potenza e questo entrerà nella tua adatta ad essa in modo frammentario attraverso un programma Python.
Questa figura mostra i propulsori di trasmissione mentre una risonanza termica è stata sintonizzata attraverso la pompa. C'era un ovvio passo di potenza che indicava la generazione di cristalli solitonici. Qui viene mostrato un cristallo solitonico perfetto con 27 solitoni, così come un cristallo solitonico con un singolo posto vacante.
I cristalli solitoni perfetti basati su una fibra ritardata di due chilometri e una di 25 chilometri sono stati osservati con curve di densità spettrale di potenza con cime piatte, che sono state causate dalla fluttuazione della frequenza entro il tempo di ritardo. Il tipico spettro ottico dei cristalli solitonici basato su una fibra ritardata di due chilometri e una ritardata di 25 chilometri sono stati dotati a pezzi di linee lineari tracciate in blu. In sintesi, un risonatore micro-anello su chip è impacchettato in una cella a farfalla e viene proposto un metodo di sintonizzazione termica per generare un cristallo solitonico.
Infine, utilizziamo il metodo auto-eterodina ritardato per ottenere la misurazione della fluttuazione del tasso di ripetizione.
