A precisão da medição do comprimento de onda é da ordem de quilohertz.

Recentemente, pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, liderados pelo professor Dong Chunhua e seu colaborador Zou Changling, propuseram um mecanismo universal de controle de dispersão de microcavidades. Esse mecanismo permite o controle independente e em tempo real da frequência central e da frequência de repetição de um pente de frequências ópticas, e foi aplicado à medição precisa do comprimento de onda óptico, aumentando a acurácia das medições para a faixa de quilohertz (kHz). Os resultados foram publicados na revista Nature Communications.
Microcombs de sóliton baseados em microcavidades ópticas têm atraído grande interesse de pesquisa nas áreas de espectroscopia de precisão e relógios ópticos. No entanto, devido à influência do ruído ambiental e do laser, bem como a efeitos não lineares adicionais na microcavidade, a estabilidade do microcomb de sóliton é bastante limitada, o que se torna um grande obstáculo para a aplicação prática de pentes de frequência em baixos níveis de luz. Em trabalhos anteriores, os cientistas estabilizaram e controlaram o pente de frequência óptica controlando o índice de refração do material ou a geometria da microcavidade para obter feedback em tempo real, o que causou mudanças quase uniformes em todos os modos de ressonância na microcavidade simultaneamente, sem a capacidade de controlar independentemente a frequência e a repetição do pente. Isso limita consideravelmente a aplicação de pentes de frequência em baixos níveis de luz em cenários práticos de espectroscopia de precisão, fótons de micro-ondas, telemetria óptica, etc.

Para solucionar esse problema, a equipe de pesquisa propôs um novo mecanismo físico para realizar a regulação independente em tempo real da frequência central e da frequência de repetição do pente de frequências ópticas. Ao introduzir dois métodos distintos de controle de dispersão de microcavidades, a equipe consegue controlar independentemente a dispersão de diferentes ordens de microcavidades, obtendo assim o controle total das diferentes frequências dos dentes do pente de frequências ópticas. Esse mecanismo de regulação de dispersão é universal para diferentes plataformas fotônicas integradas, como nitreto de silício e niobato de lítio, que já foram amplamente estudadas.

A equipe de pesquisa utilizou o laser de bombeamento e o laser auxiliar para controlar independentemente os modos espaciais de diferentes ordens da microcavidade, a fim de obter a estabilidade adaptativa da frequência do modo de bombeamento e a regulação independente da frequência de repetição do pente de frequências. Com base no pente óptico, a equipe demonstrou a regulação rápida e programável de frequências arbitrárias do pente e aplicou-a à medição precisa do comprimento de onda, demonstrando um medidor de comprimento de onda com precisão de medição da ordem de quilohertz e a capacidade de medir múltiplos comprimentos de onda simultaneamente. Comparada com os resultados de pesquisas anteriores, a precisão de medição alcançada pela equipe de pesquisa representa uma melhoria de três ordens de magnitude.

Os microcombs de sóliton reconfiguráveis ​​demonstrados neste resultado de pesquisa lançam as bases para a realização de padrões de frequência óptica integrados em chip e de baixo custo, que serão aplicados em medição de precisão, relógio óptico, espectroscopia e comunicação.