Бос Фабри-Перот қуысы

Жақында Nature Communications фотоника бойынша маңызды зерттеу жұмысын жариялады. Орталық Флорида университетіндегі CREOL оптика және фотоника колледжінің зерттеу тобы және басқа институттар резонанссыз Фабри-Перо (FP) қуысын жаңашыл түрде ұсынып, эксперименталды түрде жүзеге асырды.

Жарық сәулелерінің орбиталық бұрыштық импульсімен (OAM) манипуляциялау үшін қуыс ішілік голографиялық фазалық масканы қолдану арқылы зерттеу Лагер-Гаусс (LG) режимдерінің шектеусіз біртіндеп реттік эскалациясына қол жеткізеді. Бұл тәсіл дәстүрлі оптикалық резонаторларға тән дискретті резонанстық сипаттаманы түбегейлі бұзады, қуыс ұзындығының бұзылуына дерлік иммунитетке ие жаңа оптикалық қуысты жасайды. Ол жоғары тұрақты оптикалық зондтау, құрылымдық жарық лазерлері және гермиттік емес фотониканы зерттеу үшін жаңа мүмкіндіктерді ашады.

1. Зерттеудің негізі және бар қиындықтар Дәстүрлі Fabry-Pérot (FP) резонанстық қуыс лазерлік технологиядағы, оптикалық дәлдікті зондтаудағы, кванттық оптикадағы және фотонды анықтаудағы негізгі негізгі құрылғы болып табылады. Дегенмен, оның өзіне тән және болмай қоймайтын шектеулері бар:

1. Ол тек бірнеше нақты толқын ұзындықтарында резонанстық шыңдарды тудырады, нәтижесінде жұмыс өткізу қабілеттілігі тар болады.

2. Ол қуыс ұзындығының өзгеруіне өте сезімтал; діріл мен температураның ауытқуы толқын ұзындығының резонанстық дрейфін тудырады, сезу дәлдігі мен лазердің тұрақтылығын төмендетеді.

Дисперсиялық инженерия және қуыс ішілік оптикалық өрісті пішіндеу арқылы өнімділікті жақсартудың алдыңғы әрекеттері қуыс ұзындығына тәуелділікті және дискретті резонансты түбегейлі жоя алмады, бұл практикалық қолданбаларды айтарлықтай шектеді.2. Негізгі инновациялық дизайн және жұмыс принципіБұл зерттеу дисперсияны реттеу арқылы резонаторларды модификациялаудың әдеттегі жолынан шығады. Оның орнына ол инновациялық түрде оптикалық өрісті кеңістіктік режиммен манипуляциялаудан басталады және физикалық механизмнен резонансты түбегейлі жояды.

Зерттеу тобы режимді түрлендірудің негізгі элементі ретінде ықшам жазық FP қуысына голографиялық фазалық масканы (HPM) біріктірді. Ол жиі қолданылатын Hermite-Gauss (HG) режимдерінен бас тартады және таралу негізі ретінде орбиталық бұрыштық импульсті (OAM) тасымалдайтын Лагер-Гаусс (LG) режимдерін қабылдайды.

Эволюция барысында жасалған жоғары ретті LG режимдері бірнеше қуыс ішілік сәулелердің когерентті кедергі жағдайын бұзатын өзіндік ортогоналдылықты көрсетеді. Кәдімгі қуыстардың дискретті резонанстық шыңдары толығымен басылады, бұл қуысқа толығымен тегіс, резонанссыз кең жолақты спектрлік реакцияға қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Екі режим арасындағы негізгі айырмашылықтар:

1. HG режимі: жалғыз құрамдас тек екі бекітілген режим арасында ауыса алады, үздіксіз тәртіпті арттыруға қол жеткізе алмайды, сондықтан резонансты жою мүмкін емес.

2. LG-OAM режимі: барлық модальды тапсырыстарды үздіксіз арттыруды қарапайым құрылымды және оңай біріктіруді көрсететін бір фазалық маска арқылы жүзеге асыруға болады.

3. Эксперименттік нәтижелер және негізгі көрсеткіштер Команда фототермофрактивтік әйнектің көмегімен голографиялық фазалық масканы жасап шығарды және көлемді Bragg торлары арқылы кең жолақты режимді түрлендіруді жүзеге асырды. LG режимдерінің орташа түрлендіру тиімділігі төмен фазалық бұрмалану кезінде 87,5%-дан асады, бұл жоғары ретті режимдердің ортогональды таралуына мүмкіндік береді.

Эксперименттік салыстыру көрсеткендей, дәстүрлі FP қуыстары дискретті резонансты шыңдарды көрсетеді және олардың спектрлері қуыс ұзындығының кез келген өзгеруімен айтарлықтай ауытқиды. Керісінше, жаңа резонанссыз қуыс резонансты шыңдарды толығымен жояды, кіріс спектріне сәйкес келетін жалпақ спектрлік жауап береді. Ол тіпті қуыс ұзындығы 350%-дан астам уақыт аралығында өзгерсе де, тұрақты өнімділікті сақтайды, сыртқы кедергілерге тамаша иммунитет көрсетеді. Гаусс жарығын енгізген кезде 19-ші ретті LG режимдерін кез келген ретпен резонанс тудырмай қоздыруға болады, бұл резонанссыз механизмнің тиімділігін толығымен тексереді.