Бесплатна шуплина Fabry-Pero

Неодамна, Nature Communications објави значајна фотоника истражувачка работа. Истражувачки тим од Колеџот за оптика и фотоника CREOL на Универзитетот во Централна Флорида и други институции иновативно предложија и експериментално реализираа празнина Fabry-Pérot (FP) без резонанца.

Со употреба на интракавитална холографска фаза маска за манипулирање со орбиталниот аголен моментум (OAM) на светлосните зраци, студијата постигнува неограничена постепена ескалација на редот на режимите Лагер-Гаус (LG). Овој пристап фундаментално ја разбива дискретната резонанца карактеристика на традиционалните оптички резонатори, создавајќи нова оптичка празнина која е речиси имуна на пертурбациите на должината на шуплината. Отвора сосема нови патишта за високостабилно оптичко сензорирање, структурирани светлосни ласери и неермитско фотоничко истражување.

1. Истражувачка позадина и постоечки предизвици Традиционалната резонантна празнина Fabry-Pérot (FP) е основен јадро уред во ласерската технологија, оптичкото прецизно сензорирање, квантната оптика и откривањето фотони. Сепак, тој поседува вродени и неизбежни ограничувања:

1. Генерира само резонантни врвови на неколку специфични бранови должини, што резултира со тесен оперативен опсег.

2. Исклучително е чувствителен на варијации на должината на шуплината; вибрациите и температурните флуктуации предизвикуваат резонантна бранова должина, понижувачка точност на сензорите и ласерска стабилност.

Претходните обиди да се подобрат перформансите преку дисперзиско инженерство и обликување на оптичкото поле во интракавитацијата не успеаја фундаментално да ја елиминираат зависноста од должината на празнината и дискретната резонанца, во голема мера ограничувајќи ги практичните апликации.2. Основен иновативен дизајн и принцип на работа Ова истражување се одвојува од конвенционалната рута на менување резонатори преку регулација на дисперзија. Наместо тоа, иновативно започнува со манипулација со просторен режим на оптичкото поле и фундаментално ја елиминира резонанца од физичкиот механизам.

Истражувачкиот тим интегрираше холографска фазна маска (HPM) во компактна рамна FP празнина како основен елемент за конверзија на режимот. Ги напушта најчесто користените режими Хермит-Гаус (HG) и ги прифаќа режимите Лагер-Гаус (LG) кои носат орбитален аголен моментум (OAM) како основа за ширење.

Режимите на LG од повисок ред, генерирани за време на еволуцијата, имаат инхерентна ортогоналност, што ја нарушува кохерентната состојба на пречки на повеќекратните зраци во внатрешноста на празнината. Дискретните резонантни врвови на конвенционалните шуплини се целосно потиснати, овозможувајќи шуплината да постигне целосно рамен, широкопојасен спектрален одговор без резонанца.

Главните разлики помеѓу двата режима:

1. Режим на HG: Една компонента може да се префрла само помеѓу два фиксни режими, не може да постигне континуирана ескалација на нарачката, така што резонанцијата не може да се елиминира.

2. LG-OAM режим: Континуираната ескалација на сите модални нарачки може да се реализира само со една фазна маска, со едноставна структура и лесна интеграција.

3. Експериментални резултати и основни точки Тимот ја фабрикуваше холографската фазна маска користејќи фототермофрактивно стакло и реализираше конверзија на широкопојасен режим преку решетки за волумен на Браг. Просечната ефикасност на конверзија на режимите на LG надминува 87,5% со ниско фазно изобличување, што овозможува ортогонално ширење на режимите од висок ред.

Експерименталната споредба покажува дека традиционалните FP шуплини покажуваат дискретни резонантни врвови и нивните спектри значително се движат со секоја промена во должината на шуплината. Спротивно на тоа, новата празнина без резонанца целосно ги елиминира резонантните врвови, прикажувајќи рамен спектрален одговор во согласност со влезниот спектар. Одржува стабилни перформанси дури и кога должината на шуплината варира во распон од 350%, покажувајќи одличен имунитет на надворешни пертурбации. Кога се вбризгува Гаусова светлина, до режимите на LG од 19-ти ред може да се возбудат без да се генерира резонанца по кој било редослед, што целосно ја потврдува ефективноста на механизмот без резонанца.