Xu Yi, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Virginia, colaboró con el grupo de Yun-Feng Xiao de la Universidad de Pekín e investigadores de Caltech para lograr el mayor espectro espectral registrado en un microcombustible.
Su artículo revisado por pares, "Microcombs de dos octavas que abarca el Caos," se publicó el 11 de mayo de 2020, en Comunicaciones de la naturaleza , una revista multidisciplinaria dedicada a publicar investigaciones de alta calidad en todas las áreas de las ciencias biológicas, de la salud, físicas, químicas y de la Tierra.
Yi y Xiao co-supervisaron este trabajo y son los autores correspondientes. Los coautores incluyen a Hao-Jing Chen, Qing-Xin Ji, Qi-Tao Cao, Qihuang Gong en la Universidad de Pekín, y Heming Wang y Qi-Fan Yang enCaltech. El grupo de Yi está patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. El grupo de Xiao está financiado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo de China.
El equipo aplicó la teoría del caos a un tipo específico de dispositivo fotónico llamado peine de frecuencia basado en microresonador, o microcomb. El microcomb convierte eficientemente los fotones de longitudes de onda simples a múltiples. Los investigadores demostraron el espectro espectral de microcomb más amplio es decir, el más coloridonunca registrado. A medida que los fotones se acumulan y su movimiento se intensifica, el peine de frecuencia genera luz en el espectro ultravioleta a infrarrojo.
"Es como convertir una linterna mágica monocromática en un proyector de película en tecnicolor", dijo Yi. El amplio espectro de luz generada por los fotones aumenta su utilidad en espectroscopía, relojes ópticos y calibración astronómica para buscar exoplanetas.
El microcomb funciona conectando dos elementos interdependientes: un microresonador, que es una estructura en escala de micrómetro en forma de anillo que envuelve a los fotones y genera el peine de frecuencia, y una guía de onda de bus de salida. La guía de onda regula la emisión de luz: solo coincidela luz de velocidad puede salir del resonador a la guía de ondas. Como explicó Xiao, "Es similar a encontrar una rampa de salida desde una carretera; no importa qué tan rápido conduzca, la salida siempre tiene un límite de velocidad".
El equipo de investigación descubrió una forma inteligente de ayudar a más fotones a alcanzar su salida. Su solución es deformar el microresonador de manera que cree un movimiento de luz caótico dentro del anillo ". Este movimiento caótico codifica la velocidad de la luz en todas las longitudes de onda disponibles", dijo el coautor y miembro del equipo de investigación de la Universidad de Pekín, Hao-Jing Chen. Cuando la velocidad en el resonador coincide con la de la guía de onda del bus de salida en un momento específico, la luz saldrá del resonador y fluirá a través de la guía de onda.
La adopción del equipo de la teoría del caos es una consecuencia de su estudio anterior sobre la transformación del impulso de banda ancha asistida por el caos en la microcavidad deformada, que se publicó en Science en 2017 Science 358, 344-347.
Esta investigación se basa en las fortalezas de UVA Engineering en fotónica. El Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de Charles L. Brown tiene una base sólida en materiales semiconductores y física de dispositivos que se extiende a dispositivos optoelectrónicos avanzados. El laboratorio de microfotónica de Yi realiza investigaciones sobre sistemas integrados de alta calidadresonadores fotónicos, con un enfoque dual en peines de frecuencia óptica basados en microresonadores y computación cuántica fotónica basada en variables continuas.
"La introducción del caos y la deformación de la cavidad no solo proporciona un nuevo mecanismo, sino también un grado adicional de libertad en el diseño de dispositivos fotónicos", dijo Yi. "Esto podría acelerar la investigación en óptica y fotónica en computación cuántica y otras aplicaciones que son vitalesal futuro crecimiento económico y sostenibilidad "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Virginia . Original escrito por Karen Walker. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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