Stub reticolo sintetico lungo l'asse di frequenza della luce in due anelli di fibre accoppiate di diverse lunghezze. Credito:Guangzhen Li, Università Jiao Tong di Shanghai
Le dimensioni sintetiche nella fotonica offrono nuovi modi entusiasmanti per manipolare la luce, studiare fenomeni fisici con connessioni esotiche ed esplorare la fisica di dimensioni superiori. I sistemi di risonanza ad anello modulati dinamicamente, in cui le modalità risonanti sono accoppiate per costruire una dimensione di frequenza sintetica, possono fornire una grande flessibilità sperimentale e riconfigurabilità.
La costruzione di reticoli sintetici complessi, come reticoli di Lieb e reticoli a nido d'ape in più anelli, porterà a ricche opportunità per esplorare fenomeni fisici esotici che attualmente esistono solo nel regno teorico, come la transizione di fase a tempo di parità in sistemi non hermitiani e superiori -topologie di ordine. Verso la costruzione sperimentale di reticoli multianello più complicati, la creazione di sistemi sintetici nello spazio delle frequenze in due anelli di diverse lunghezze è un passo importante.
Come riportato in Fotonica avanzata , un team di ricercatori dell'Università Jiao Tong di Shanghai ha recentemente costruito un reticolo stub sintetico lungo la dimensione della frequenza. Hanno utilizzato due anelli accoppiati di diverse lunghezze, mentre l'anello più grande è stato sottoposto a modulazione dinamica. Il loro studio, che è stata la prima dimostrazione sperimentale di questo tipo, ha osservato e verificato le proprietà fisiche intrinseche di tali reticoli, in particolare l'esistenza naturale della banda piatta (senza dispersione). Hanno anche osservato la localizzazione della modalità vicino alla banda piatta. Tali bande piatte nello spazio sintetico possono essere ulteriormente modificate introducendo accoppiamenti a lungo raggio nella modulazione, che consente il passaggio da bande piatte a bande non piatte, per il controllo dinamico della luce.
(a)-(b) Lettura misurata della struttura della banda risolta nel tempo dall'uscita drop-port dell'anello eccitato, che mostra proiezioni di intensità della banda su sovrapposizioni di diverse modalità risonanti. (c) Spettri modali risonanti risolti sperimentalmente in funzione della detuning della frequenza e (d) le corrispondenti distribuzioni modali di due frequenze di ingresso selezionate situate rispettivamente nelle bande piatte e dispersive. (e)-(f) Osservazioni di transizioni di banda da piatte a non piatte ottenute aggiungendo accoppiamenti a lungo raggio. Credito:Fotonica avanzata (2022). DOI:10.1117/1.AP.4.3.036002
Inoltre, scegliendo in modo selettivo le porte di ingresso e di uscita per le eccitazioni e le misurazioni di trasmissione, sono stati in grado di osservare modelli di struttura di banda distinti. Tali risultati differiscono notevolmente dai precedenti lavori sulla fisica della banda piatta. Rivelano che i segnali nel sistema possono trasportare informazioni ottiche dai modi di sovrapposizione in dimensioni di frequenza sintetiche.
Questa dimostrazione di manipolazione della luce esotica può consentire applicazioni essenziali di comunicazioni ottiche in risonatori basati su fibra o su chip. Il lavoro è anche potenzialmente una pietra miliare significativa:la costruzione del reticolo stub in due anelli accoppiati di diverse lunghezze dimostra la fattibilità sperimentale di collegare più anelli di diverso tipo per costruire reticoli complessi oltre la geometria lineare o quadrata nello spazio sintetico. Gli autori anticipano che i loro risultati potrebbero aprire la strada alla futura realizzazione sperimentale di precedenti proposte teoriche. + Esplora ulteriormente
