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超模光学谐振腔超越传统谐振腔

2023-3-5 08:43| 发布者: 光执事| 查看: 1057| 评论: 0

摘要: 马萨诸塞州剑桥市,2023年2月21日——哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)Federico Capasso实验室的研究人员开发出了一种超模光学谐振器。这项技术可以应用于电信、激光技术和光纤等领域。

马萨诸塞州剑桥2023221——哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)Federico Capasso实验室的研究人员开发出了一种超模光学谐振器。这项技术可以应用于电信、激光技术和光纤等领域。


 这是一项进步,它通过使用反射器从根本上改变了谐振器的设计,当光来回反射时,反射器可以将光从一种模式转换为另一种模式,”SEAS大学应用物理学的Robert L. Wallace教授兼Vinton Hayes电气工程高级研究员Capasso说。


光学谐振器是众多技术中的关键部件。该研究论文的第一作者、SEAS大学客座教授、布鲁塞尔自由大学数学和物理学助理教授Vincent Ginis说,光学谐振器由两个来回反射光的反射器组成,例如,在激光中聚集光,或者在光纤和电信等领域过滤光的频率



到目前为止,谐振器及其内部的两个反射镜控制着光的强度和频率,但不是光的模式,光的模式决定了光子在空间和时间中流动的形状和方式。


根据Ginis的说法,研究小组的目标是在谐振器内实现多模耦合光,这是传统谐振器不可能实现的,旨在绕过众所周知的谐振器设计权衡。


级联模式谐振器是对传统法布里-珀罗谐振器的改进,因为它们允许创建超模,即把不同的横向波导模式耦合在一起的纵向模式,吉尼告诉光子媒体。虽然法布里-珀罗谐振器可以控制光的强度和频率,但它们不能控制光的横向模式,而横向模式决定了光传播的横向形状。


光通常被认为是以光束或直线的方式传播,但是光束也能够以其他方式传播,例如螺旋。据研究人员称,卡帕索团队开发的谐振器是第一个让科学家精确控制光模式的设备。更重要的是,该器件使多模耦合光能够存在于谐振器中。这是通过在谐振器装置每一端的反射器表面上蚀刻一种新型图案来实现的。


我们意识到我们可以在集成光子学平台上测试我们的新谐振器概念,并选择了绝缘体上硅,这种材料被许多科学家和公司用于传感或通信等应用,”Capasso group的副研究员兼EPFL电气和微工程研究所微工程助理教授Cristina Benea-Chelmus说,他领导了这项工作的实验部分。 这些大约300600纳米大小的蚀刻图案让研究小组能够控制谐振腔内光束的形状。在谐振器的两端使用不同图案的反射器,释放了它们在光移动时改变光的形状的能力。


这一突破具有巨大的潜力,可以提高利用光传输信息的带宽,并为研究人员操纵共振器内的光打开新的自由度,基尼斯说。


哈佛大学技术开发办公室已经保护了卡帕索实验室光学谐振腔创新的知识产权。它也在探索商业化的机会。


根据Ginis的说法,该技术要找到应用,必须采取几个步骤。首先,需要进行更多的研究和开发,以优化谐振器的设计和性能,并探索潜在的新应用。


 这可能涉及对不同材料和蚀刻技术的进一步实验,以及对谐振器属性和能力的更深入研究,吉尼说。


他补充说,除了光学谐振器之外,级联模式谐振器的概念可以应用于其他电磁谐振。


谐振器的设计是基于这样的想法:当光来回反射时,使用反射器将光从一种模式转换为另一种模式,这可能会应用于其他类型的电磁辐射,他说。


吉尼说,如果成功,这种努力可能对包括无线通信、雷达系统和其他电磁传感技术在内的应用产生重大影响。然而,将需要额外的R&D来确定将级联模式谐振器应用于其他类型的电磁辐射的可行性和潜在益处。


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