Polarimetrisk paritet-tid-symmetrisk fotonisk system

Paritetstidssymmetriske fotoniske og optoelektroniske systemer undersøges intensivt for nylig, som har medført væsentlig fundamental fysik og teknologiske resultater. En af hovedegenskaberne ved et PT-symmetrisk system er dets effektivitet ved valg af tilstande i enkeltmoduslasing, hvor to krydskoblede og rumligt adskilte resonatorer med identiske geometrier normalt anvendes. Et PT-symmetrisk lasersystem har en stærkt forbedret forstærkningsforskel mellem den dominerende tilstand og sidetilstande, og dermed muliggøre single-mode oscillation. Imidlertid, strenge krav fører ikke kun til øget strukturel kompleksitet, høj omkostning, og stærk modtagelighed for miljøforstyrrelser, men begræns også kompaktheden, når der kræves on-chip-enheder.

I et nyt papir udgivet i Letvidenskab og applikationer , et hold forskere, ledet af professor Jiejun Zhang fra Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Institute of Photonics Technology, Jinan University har foreslået en ny teknik, der sigter mod at realisere PT -symmetri i en enkelt rumlig resonator. Ved manipulation af den polariseringsafhængige reaktion fra den rumlige resonator, lokaliserede egenfrekvenser, gevinst, tab, og koblingskoefficienter for to polarimetriske sløjfer dannet af lys i ortogonale polarisationstilstande kan indstilles for at opnå PT -symmetri. Det foreslåede polarimetriske PT-symmetri-koncept åbner nye veje til implementering af ikke-hermitiske fotoniske systemer, hvor en række forskellige optiske parametre, herunder polarisering, bølgelængde, tværgående tilstand og optisk vinkelmoment, Kan bruges.

Som en demonstration, en fiberringlaser baseret på dette koncept, der understøtter stabil og single-mode lasing uden brug af et optisk filter med høj Q, er implementeret. Det PT-symmetriske system er implementeret i en enkelt fiber loop med polarimetrisk mangfoldighed. I forsøget, fiberringlaseren har en hulrumslængde på 41 m med en funktionsafstand på helt ned til 4,88 MHz. Anvendelsen af ​​polarimetrisk PT -symmetri muliggør effektiv undertrykkelse af sidemoderne med et undertrykkelsesforhold større end 47,9 dB. Linjebredden af ​​lyset, der genereres af fiberringlaseren, måles til 129 kHz med et bølgelængdeindstilleligt område på 35 nm.

"I en enkelt fysisk fiber loop, den polarimetriske mangfoldighed implementeres ved at styre polarisationstilstandene for lys via polarisationsregulatorer. En erbium-doteret fiberforstærker er inkorporeret for at tilvejebringe en optisk forstærkning. Ved at indstille tabet, forstærkning og koblingsstyrke for de to polarimetriske tilstande, PT symmetri er implementeret, som kan observeres fra outputspektret. Da der kun kræves en enkelt fysisk sløjfe, implementeringen er væsentligt forenklet, og stabiliteten er stærkt forbedret. "

"Den målte laserlinjebredde er 129 kHz, som udvides på grund af systemets høje modtagelighed for miljøforstyrrelser på grund af en lang fiber i hulrummet. Ved at undertrykke disse lyde ved hjælp af aktive hulrumstabiliseringsteknikker eller isolerede lasersystemer, linewidth kan reduceres til sin Lorentzian linewidth på 2,4 kH, . "tilføjede de.

"Den præsenterede teknik giver et nyt koncept for implementering af PT-symmetri i ikke-rumligt parameterrum i fotoniske systemer. Ikke begrænset til det polarimetriske parameterrum, man kan adoptere dette koncept ved at konstruere forskellige parameterrum. Med forenklede fysiske strukturer, dette foreslåede koncept er klar til at blive anvendt på andre områder for at fremme anvendelsen af ​​PT -symmetri -mekanismen, "konkluderer forskerne.