Ученые НГУ использовали оптоволокно для создания компактной "линейки" оптических частот
Сотрудники лаборатории волоконных лазеров физического факультета Новосибирского государственного университета выяснили, что для создания компактной «линейки» оптических частот достаточно всего несколько миллиметров обычного оптоволокна. Такие «линейки» необходимы для создания высокоточных систем измерения времени и расстояний.
Оптическая частотная гребенка — это спектр сигнала, который выглядит как набор узких спектральных линий, равноудаленных друг от друга с высокой точностью. По своей сути это линейка частот. Сам сигнал, которому соответствует такой спектр, представляет из себя последовательность импульсов, приходящих на измерительный прибор с одной частотой, которая равна как раз расстоянию между линиями в гребенке. Основное применение линейки частот — сверхточное измерение частоты и времени. А это в свою очередь открывает широкий спектр применений в областях спектроскопии, оптических часов, GPS-навигации, измерении расстояния в астрономии, а также имеет приложения в телекоммуникациях.
Существуют два варианта генерации частотных гребенок: лазеры с синхронизацией мод и микрорезонаторы. Первая платформа позволяет генерировать гребенки с малой частотой повторения, то есть с малым шагом линейки, но требует значительного энергопотребления и обладает относительно большими размерами. Микрорезонаторы в свою очередь обладают малыми размерами и требует меньше мощности, однако расстояние между линиями ограничено.
Ученые НГУ установили, что для изготовления вариации радиуса на поверхности оптоволокна не нужна высокая точность. Достаточно взять обычный кусок волокна, сделать на нем пару выемок и автоматически получить систему, в которой уже возможна генерация оптической частотной гребенки с низкой частотой повторения.
«Мы исследовали цилиндрический микрорезонатор с вариацией радиуса на предмет возможности генерации гребенок на наборе аксиальных мод с помощью разработанной модели. Такой микрорезонатор можно сделать на базе стандартного оптического волокна, которое есть в любой лаборатории, где занимаются волоконной оптикой. Для этого достаточно снять пластиковую оболочку с волокна и нагреть его СО2-лазером. В месте нагрева волокно немного разбухнет, то есть возникнет небольшая вариация радиуса. Именно эта вариация радиуса и позволяет получить набор аксиальных мод, так как будет задерживать излучение внутри этой области. До нас такая система уже была исследована на предмет возможности генерации гребенок. Из опыта генерации гребенок в микросферах, кольцах и т.д., считалось, что для того, чтобы сделать гребенку максимально широкой, необходим практически идеально эквидистантный спектр мод. Для аксиальных мод цилиндрического микрорезонатора такое возможно, если сделать параболическую форму вариации радиуса на его поверхности, что на самом деле является нетривиальной экспериментальной задачей и требует хорошего точного алгоритма нагрева волокна СО2 лазером», — рассказала один из участников исследования, младший научный Алена Колесникова.
В ранее известных микрорезонаторах сферической, кольцевой или тороидальной формы расстояние между линиями составляло порядка 10-1000 ГГц. Самые лучшие осциллографы на данный момент позволяют напрямую измерять частоты вплоть до 20 ГГц. В цилиндрическом микрорезонаторе с малой вариацией радиуса возможна генерация гребенки с частотой повторения меньше 10 ГГц и с возможностью уменьшить ее до 100 МГц, при этом сохранив микронные размеры платформы.
Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал
"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"