La tecnologia relativa ai chip ottici è il percorso inevitabile per mantenere la validità della Legge di Moore, che è diventata il consenso del mondo accademico e dell'industria; può risolvere efficacemente i problemi di velocità e consumo energetico dei chip elettronici. Si prevede che questa tecnologia sovvertirà il futuro dell'informatica intelligente e della comunicazione ottica ad altissima velocità.
Negli ultimi anni, un importante passo avanti tecnologico nella fotonica basata sul silicio si è concentrato sullo sviluppo di pettini di frequenza solitonici a microcavità basati su chip, che possono generare pettini di frequenza uniformemente distanziati attraverso microcavità ottiche. Grazie ai vantaggi di elevata integrazione, ampio spettro e alta frequenza di ripetizione, la sorgente luminosa solitonica a microcavità basata su chip ha potenziali applicazioni nella comunicazione a grande capacità, nella spettroscopia, nella fotonica a microonde, nella misurazione di precisione e in altri campi.
In generale, l'efficienza di conversione del pettine di frequenza ottica solitonico è spesso limitata dai parametri rilevanti della microcavità ottica. Con una potenza di pompa specifica, la potenza di uscita del pettine di frequenza ottica a solitone singolo a microcavità è spesso limitata. L'introduzione di un sistema di amplificazione ottica esterno influenzerà inevitabilmente il rapporto segnale-rumore. Pertanto, il profilo spettrale piatto del pettine di frequenza ottica solitonico è diventato la ricerca di questo campo.
Recentemente, un team guidato dal dottor Peng Xie della Nanyang Technological University di Singapore ha compiuto importanti progressi nel campo delle sorgenti luminose a più lunghezze d’onda su lastre piane. Il team di ricerca ha sviluppato un chip ottico a microcavità con dispersione piatta, ad ampio spettro e prossima allo zero e ha confezionato in modo efficiente il chip ottico in modo da accoppiare i bordi (la perdita di accoppiamento è inferiore a 1 dB).
Sulla base del chip di microcavità ottica, il forte effetto termo-ottico nella microcavità ottica viene superato dallo schema tecnico del doppio pompaggio e viene realizzata la sorgente luminosa a più lunghezze d'onda con uscita spettrale piatta. Attraverso il sistema di controllo del feedback, il sistema di sorgente solitonica a più lunghezze d'onda può funzionare stabilmente per più di otto ore.
L'emissione spettrale della sorgente luminosa è approssimativamente trapezoidale, la frequenza di ripetizione è di circa 190 GHz, lo spettro piatto copre 1470-1670 nm, la piattezza è di circa 2,2 dBm (deviazione standard) e l'intervallo spettrale piatto occupa il 70% dell'intero campo spettrale, che copre la banda S+C+L.
I risultati della ricerca possono essere utilizzati in sistemi di interconnessione ottica ad alta capacità e sistemi di calcolo ottico ad alta dimensione.
Ad esempio, nel sistema dimostrativo di comunicazione a grande capacità basato sulla sorgente a pettine solitonico a microcavità, il gruppo pettine di frequenza con grande differenza di energia affronta il problema del basso SNR, mentre la sorgente solitonica con uscita spettrale piatta può effettivamente superare questo problema e contribuire a migliorare la SNR nell'elaborazione ottica parallela delle informazioni, che ha un importante significato ingegneristico.
I risultati sono pubblicati sulla rivista Opto-Electronic Science .
Ulteriori informazioni: Xinyu Wang et al, Sorgente microcomb solitone piatto, Scienza optoelettronica (2023). DOI:10.29026/oes.2023.230024
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