Los pulsos ópticos ultracortos se están volviendo cada vez más relevantes en una serie de aplicaciones que incluyen medición de distancia, huellas digitales moleculares y muestreo ultrarrápido. Muchas de estas aplicaciones se basan no solo en una sola corriente de pulsos, también conocidos como "peines de frecuencia óptica" -- pero requieren dos o incluso tres. Sin embargo, estos enfoques de peine múltiple aceleran significativamente el tiempo de adquisición con respecto a las técnicas convencionales.
Estos trenes de pulsos ópticos cortos generalmente son producidos por grandes fuentes de láser pulsado. Por lo tanto, las aplicaciones de peine múltiple requieren varios láseres de este tipo, a menudo con costos y complejidad prohibitivos. Además, la sincronización relativa de los trenes de pulsos y sus fases debe estar muy bien sincronizada, que requiere una electrónica activa que sincronice los láseres.
en un nuevo artículo publicado en Fotónica de la naturaleza , el equipo de investigación de Tobias J. Kippenberg en EPFL, junto con el grupo de Michael Gorodetsky en el Centro Cuántico Ruso, ha desarrollado un método mucho más simple para generar peines de frecuencia múltiple. La tecnología utiliza pequeños dispositivos llamados "microresonadores ópticos" paracree peines de frecuencia óptica en lugar de láseres pulsados convencionales.
El microresonador consiste en un disco cristalino de unos pocos milímetros de diámetro. El disco atrapa una luz láser continua y la convierte en pulsos ultracortos, solitones, gracias a las propiedades especiales no lineales del dispositivo. Los solitones viajan alrededor del microresonador12 mil millones de veces por segundo. En cada ronda, una parte del solitón sale del resonador, produciendo una corriente de pulsos ópticos.
El microresonador que usaron los investigadores aquí tiene una propiedad especial en cuanto a que permite que la luz viaje en el disco de múltiples formas diferentes, llamadas modos espaciales del resonador. Al lanzar ondas de luz continuas en varios modos al mismo tiempo, múltiples solitones diferenteslos estados se pueden obtener simultáneamente. De esta forma, los científicos pudieron generar hasta tres peines de frecuencia al mismo tiempo.
El principio de funcionamiento es el mismo que la multiplexación espacial utilizada en la comunicación de fibra óptica: la información se puede enviar en paralelo en diferentes modos espaciales de una fibra multimodo. Aquí, los peines se generan en distintos modos espaciales del microresonador.
El método tiene varias ventajas, pero la principal es que no requiere electrónica de sincronización compleja. "Todos los pulsos están circulando en el mismo objeto físico, lo que reduce la deriva de sincronización potencial, como se encuentra con dos láseres pulsados independientes", explicaErwan Lucas, primer autor del artículo: "También derivamos todas las ondas continuas del mismo láser inicial mediante el uso de un modulador, que elimina la necesidad de sincronización de fase".
Utilizando este esquema de multiplexación, el equipo demostró varias aplicaciones, como la espectroscopía de doble peine o el muestreo óptico rápido. El tiempo de adquisición podría ajustarse entre una fracción de milisegundo a 100 nanosegundos.
Los autores ahora están trabajando en desarrollar una nueva demostración con la fuente de triple peine: "No habíamos planeado una demostración, ya que no esperábamos que nuestro esquema funcionara tan fácilmente", dice Lucas. "Obviamente estamos trabajando eneso."
La tecnología puede integrarse tanto con elementos fotónicos como con microchips de silicio. El establecimiento de la generación de múltiples peines en un chip puede catalizar una amplia variedad de aplicaciones, como espectrómetros integrados o LIDAR, y podría hacer que la detección óptica sea mucho más accesible.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Original escrito por Erwan Lucas y Nik Papageorgiou. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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