En ny tilgang til at opnå stabilitet, laserpulser med høj repetitionshastighed

Pulserende lasere med høj repetitionshastighed tjener en lang række applikationer, fra optisk kommunikation til mikrobølge fotonik og videre. Generering af tog af ultrakorte optiske pulser involverer sædvanligvis låsningsfaser af langsgående laserhulrumstilstande. I 1997, en mekanisme baseret på dissipativ fire-bølge-blanding (DFWM) blev demonstreret med nøglekomponenter omfattende kamfiltre og høj-ulinearitetselementer. Siden da, demonstrationer af pulstog med høj repetitionshastighed, der anvender DFWM, har udnyttet forskellige typer kamfiltre og ikke-lineære komponenter.

I 2012, Peccianti et al. foreslog en stabil 200 GHz ultrahurtig fiberlaser baseret på en silica-mikroresonator, der fungerer som et integreret kamfilter for at øge låsning af DFWM-tilstand. Men silica -ordningen er dyr og involverer koblingstab mellem fiberen og silica -bølgelederen. Derfor, en billig fiberfiberresonator til generering af laserpulser med høj repetitionshastighed ved hjælp af DFWM forbliver yderst ønskelig. Alligevel, fraværet af stærk ikke -linearitet i optiske standardfibre har været en væsentlig barriere for at udløse kortvarig generering af høj repetitionshastighed - indtil nu.

Hybrid plasmonisk mikrofiber knude resonator

Et team af forskere fra Nanjing University og Shanghai University demonstrerede for nylig en ny tilgang til at opnå stabil, laserpulser med høj repetitionshastighed gennem DFWM, baseret på en ny mikrofiber -enhed:en hybrid plasmonisk mikrofiber knude resonator (HPMKR). Deres open-access forskning fremgår af det seneste nummer af Avanceret fotonik .

I betragtning af deres stærke flygtige felt, lavt indsættelsestab, og kompatibilitet med fiberoptiske systemer, mikrofiberbaserede enheder er meget udbredt-især til mikrofiberresonatorer. Med betydeligt lille diameter og luftbeklædning, koniske mikrofibre udviser høj ulinearitet sammenlignet med almindelige single-mode fibre (SMF'er). For eksempel, den ikke-lineære koefficient γ for et stykke mikrofiber med 2 µm diameter beregnes til at være cirka 50 gange den for standard SMF (ved 1550 nm).

Værkets vigtigste enhed, HPMKR, inkluderer en knuderesonator dannet af tilspidset mikrofiber, der er fastgjort til et glassubstrat med en forgyldt overflade og derefter pakket med polydimethylsiloxan (PDMS) polymer. De praktiske Q-faktorer for almindelige mikrofiberresonatorer er langt under 10 ⁴ men i dette arbejde, Q blev optimeret til næsten 10 ⁶ eksperimentelt. Stærke overfladeplasmon polaritoner indført ved den fine fastgørelse af guld får enheden til at udvise fremtrædende polariserende træk; et maksimalt polarisationsafhængigt tab (PDL) på 19,75 dB blev opnået.

HPMKR laser

I et næste trin, HPMKR -enheden var indlejret i et standard ringfiberlaserhulrum. Den store PDL for HPMKR førte til ikke -lineær polarisationsrotation (NPR) i laserhulen, giver Q-switchede eller mode-låste impulser med stor øjeblikkelig effekt for at kompensere relativt lave ikke-lineariteter og ophidse DFWM i mikrofiber. For sin alsidige rolle i fiberlasere, forskere betegnede laserordningen "NPR-stimuleret DFWM."

HPMKR er ikke kun et bredbåndspolariserende element, men også et filter af høj kvalitet og ikke-lineært element. Laseren svinger i skarp kontrast til alle tidligere DFWM -ordninger, hvor nødvendigheden af ​​ekstremt høje ikke -lineære elementer fjernes. Enheden sænker effektivt stangen for at opnå DFWM, eliminerer kompleksiteten, der forhindrede fabrikation af høje Q (millioner) enheder. Et stabilt pulstog med gentagelseshastigheder fra 41,2 til 144,3 GHz ved 1550 nm blev opnået.

Den innovative forskning muliggør potentielle anvendelser af avancerede mikrofiberresonatorer inden for laser og ikke -lineær optik, især på grund af HPMKRs kortfattede struktur og kompatibilitet med alle fibre.