नि: शुल्क फेब्री-पेरोट गुहा

हालै, नेचर कम्युनिकेसन्सले एउटा ल्यान्डमार्क फोटोनिक्स अनुसन्धान कार्य प्रकाशित गर्‍यो। सेन्ट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालयको CREOL कलेज अफ अप्टिक्स एन्ड फोटोनिक्स र अन्य संस्थाहरूको अनुसन्धान टोलीले अभिनव रूपमा प्रस्तावित र प्रयोगात्मक रूपमा अनुनाद-मुक्त फेब्री-पेरोट (एफपी) गुहा महसुस गर्‍यो।

लाइट बीमको ओर्बिटल एङ्गुलर मोमेन्टम (OAM) लाई हेरफेर गर्न इन्ट्राकैभिटी होलोग्राफिक फेज मास्क प्रयोग गरेर, अध्ययनले Laguerre-Gauss (LG) मोडहरूको अनियन्त्रित क्रमिक क्रम वृद्धि हासिल गर्दछ। यस दृष्टिकोणले मौलिक रूपमा परम्परागत अप्टिकल रेसोनेटरहरूको असन्तुलित अनुनाद विशेषतालाई तोड्छ, एक उपन्यास अप्टिकल गुहा सिर्जना गर्दछ जुन गुफा लम्बाइको अवरोधहरूबाट लगभग प्रतिरक्षा हुन्छ। यसले उच्च-स्थिरता अप्टिकल सेन्सिङ, संरचित प्रकाश लेजरहरू, र गैर-हर्मिटियन फोटोनिक्स अनुसन्धानको लागि एकदम नयाँ मार्गहरू खोल्छ।

1. अनुसन्धान पृष्ठभूमि र विद्यमान चुनौतीहरू परम्परागत Fabry-Pérot (FP) रेजोनन्ट गुहा लेजर टेक्नोलोजी, अप्टिकल सटीक सेन्सिङ, क्वान्टम अप्टिक्स र फोटोन पत्ता लगाउने आधारभूत कोर उपकरण हो। यद्यपि, यसमा अन्तर्निहित र अपरिहार्य सीमाहरू छन्:

1. यसले केवल केहि विशिष्ट तरंग दैर्ध्यमा गुंजन चुचुराहरू उत्पन्न गर्दछ, जसको परिणामस्वरूप साँघुरो अपरेटिङ ब्यान्डविथ हुन्छ।

2. यो गुहा लम्बाइ भिन्नताहरु को लागी अत्यन्तै संवेदनशील छ; कम्पन र तापमान उतार-चढ़ाव दुवैले गुंजाइद तरंगदैर्ध्य बहाव, अपमानजनक सेन्सिङ सटीकता र लेजर स्थिरता निम्त्याउँछ।

फैलावट ईन्जिनियरिङ् र intracavity अप्टिकल क्षेत्र आकार को माध्यम बाट कार्यसम्पादन सुधार गर्न अघिल्लो प्रयासहरूले मौलिक रूपमा गुहा-लम्बाइ निर्भरता र असन्तुलित अनुनाद हटाउन असफल भएको छ, धेरै व्यावहारिक अनुप्रयोगहरू प्रतिबन्धित।2। कोर अभिनव डिजाइन र कार्य सिद्धान्त यो अनुसन्धान फैलाव नियमन मार्फत रेजोनेटरहरू परिमार्जन गर्ने परम्परागत मार्गबाट ​​टाढा छ। यसको सट्टा, यो अभिनव रूपमा अप्टिकल क्षेत्रको स्थानिक मोड हेरफेरको साथ सुरु हुन्छ र मौलिक रूपमा भौतिक संयन्त्रबाट अनुनाद हटाउँछ।

अनुसन्धान टोलीले कम्प्याक्ट प्लानर एफपी गुहा भित्र एक होलोग्राफिक फेज मास्क (HPM) लाई मोड रूपान्तरणको लागि मुख्य तत्वको रूपमा एकीकृत गर्यो। यसले सामान्यतया प्रयोग हुने हर्मिट-गाउस (HG) मोडहरू त्याग्छ र प्रसारको आधारको रूपमा ओर्बिटल एङ्गुलर मोमेन्टम (OAM) बोक्ने Laguerre-Gauss (LG) मोडहरू अपनाउँछ।

उच्च-अर्डर LG मोडहरू इभोलुसनको समयमा उत्पन्न हुने अन्तर्निहित अर्थोगोनालिटी, जसले बहु ​​इन्ट्राक्याभिटी बीमहरूको सुसंगत हस्तक्षेप अवस्था तोड्छ। पारम्परिक गुहाहरूको असन्तुलित अनुनाद चुचुराहरू पूर्ण रूपमा दबाइन्छ, गुहालाई सबै-सपाट, अनुनाद-रहित ब्रॉडब्यान्ड स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया प्राप्त गर्न सक्षम पार्दै।

दुई मोड बीच प्रमुख भिन्नता:

1. HG मोड: एकल कम्पोनेन्टले दुई निश्चित मोडहरू बीच मात्र स्विच गर्न सक्छ, निरन्तर अर्डर एस्केलेसन प्राप्त गर्न असमर्थ, त्यसैले अनुनाद हटाउन सकिँदैन।

2. LG-OAM मोड: सबै मोडल अर्डरहरूको निरन्तर वृद्धिलाई सरल संरचना र सजिलो एकीकरणको विशेषता सहित, केवल एक चरण मास्कको साथ महसुस गर्न सकिन्छ।

3. प्रायोगिक नतिजाहरू र मुख्य हाइलाइटहरू टोलीले फोटोथर्मर फ्र्याक्टिव गिलास प्रयोग गरेर होलोग्राफिक फेज मास्क बनायो र भोल्युम Bragg gratings मार्फत ब्रोडब्यान्ड मोड रूपान्तरण महसुस गर्यो। LG मोडहरूको औसत रूपान्तरण दक्षता कम चरण विकृतिको साथ 87.5% नाघेको छ, उच्च-अर्डर मोडहरूको अर्थोगोनल प्रसार सक्षम पार्दै।

प्रायोगिक तुलनाले देखाउँछ कि परम्परागत FP गुहाहरूले असन्तुलित अनुनाद चुचुराहरू प्रदर्शन गर्दछ, र तिनीहरूको स्पेक्ट्रा गुहाको लम्बाइमा कुनै पनि परिवर्तनको साथ महत्त्वपूर्ण रूपमा बहाव गर्दछ। यसको विपरित, नयाँ अनुनाद-मुक्त गुहाले पूर्ण रूपमा गुंजन चुचुराहरूलाई हटाउँछ, इनपुट स्पेक्ट्रमसँग अनुरूप फ्ल्याट स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया प्रस्तुत गर्दछ। यसले 350% को अवधिमा गुफाको लम्बाइ भिन्न हुँदा पनि यसले स्थिर कार्यसम्पादन कायम राख्छ, बाह्य विकृतिहरूको लागि उत्कृष्ट प्रतिरोधात्मक क्षमता प्रदर्शन गर्दछ। जब गौसियन लाइट इन्जेक्सन गरिन्छ, 19 औं-अर्डरसम्म LG मोडहरू कुनै पनि अर्डरमा अनुनाद उत्पन्न नगरी उत्साहित गर्न सकिन्छ, जसले अनुनाद-मुक्त संयन्त्रको प्रभावकारितालाई पूर्ण रूपमा प्रमाणित गर्दछ।