RU2684937C2 - Compact device based on source of double combs using optical micro-resonators and method of heterodine detection in metrological applications - Google Patents
Compact device based on source of double combs using optical micro-resonators and method of heterodine detection in metrological applications Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684937C2 RU2684937C2 RU2017118907A RU2017118907A RU2684937C2 RU 2684937 C2 RU2684937 C2 RU 2684937C2 RU 2017118907 A RU2017118907 A RU 2017118907A RU 2017118907 A RU2017118907 A RU 2017118907A RU 2684937 C2 RU2684937 C2 RU 2684937C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- comb
- double
- optical frequency
- frequency comb
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 494
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 title claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 79
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 82
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 39
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 39
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 39
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 21
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08086—Multiple-wavelength emission
- H01S3/0809—Two-wavelenghth emission
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/45—Interferometric spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
- G02F1/395—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves in optical waveguides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD TO WHICH INVENTION RELATES.
Изобретение относится к области высокоточной оптической метрологии, и, в частности, к способу гетеродинного детектирования в метрологических применениях с использованием генерации двойных оптических гребёнок на основе оптических микрорезонаторов, к компактному устройству для гетеродинного детектирования в метрологических применениях, содержащему источник двойных оптических гребёнок на основе оптических микрорезонаторов. Более конкретно, изобретение может быть использовано в различных высокоточных метрологических применениях, таких как, но не ограничиваясь, оптическая Фурье спектроскопия с использованием двойной гребенки, когерентный ЛИДАР, обеспечивающий измерение расстояния с субмикронной точностью на малых и больших расстояниях, другие компактные радиочастотные устройства, обеспечивающие возможность преобразования с понижением частоты высокочастотных оптических сигналов в радиочастотный диапазон посредством оптического гетеродинирования частотных гребёнок и т.д.The invention relates to the field of high-precision optical metrology, and, in particular, to a method of heterodyne detection in metrological applications using the generation of double optical combs based on optical microresonators, to a compact device for heterodyne detection in metrological applications, containing a source of dual optical combs based on optical microresonators . More specifically, the invention can be used in various high-precision metrological applications, such as, but not limited to, optical Fourier spectroscopy using a double comb, a coherent LIDAR providing distance measurement with submicron accuracy at small and long distances, other compact radio-frequency devices providing the ability frequency conversion of high-frequency optical signals into the radio frequency band by means of optical heterodyning -frequency combs, etc.
Уровень техникиThe level of technology
Существуют различные подходы к реализации источника двойных частотных гребёнок для оптических измерений, которые можно рассматривать как известные аналоги настоящего изобретения. Кроме того, источники информации, приведённые ниже, могут помочь специалисту в данной области техники в понимании физических принципов и/или конкретных материально-технических средств, лежащих в основе настоящего изобретения.There are various approaches to the implementation of the source of dual frequency combs for optical measurements, which can be considered as well-known analogues of the present invention. In addition, the sources of information below can help those skilled in the art understand the physical principles and / or the specific material and technical means underlying the present invention.
Один подход, описанный, например, в источниках A. Hugi и др. All solid state mid-infrared dual-comb spectroscopy platform based on QCL technology \\ Proc. Of SPIE Vol. 9370, 93701, 2015 г. ([1]), и G. Villares и др. Dual-comb spectroscopy based on quantum-cascade-laser frequency combs \\ Nature Communications, 5:5192, 2014 г. ([2]) основан на квантово-каскадных лазерах (QCL), доступных в среднем инфракрасном диапазоне спектра (λ~4-9 мкм) для молекулярной вращательно-колебательной абсорбционной спектроскопии. Два QCL, работающих в режиме частотных гребёнок при длине волны около λ~7 мкм, обеспечивали две оптических частотных гребёнки, имеющих расстояние между модами 7,451 ГГц и 7,464 ГГц, соответственно (разность или отстройка частот упомянутых двух оптических частотных гребёнок составляет 12,6 МГц). Первая частотная гребёнка была разделена на измерительный пучок и опорный пучок. Измерительный пучок пропускали через газовую камеру. Оба измерительный и опорный пучок объединяли со второй частотной гребёнкой и регистрировали посредством двух фотодетекторов. Обработка и сравнение двух интерферограмм обеспечивали спектр оптического поглощения, который был преобразован в радиочастотный диапазон. Спектральная ширина оптических частотных гребёнок QCL не превышает 50 см-1, что обеспечивает узкий диапазон для спектрального измерения. Кроме того, работа QCL ограничивается только средним инфракрасным диапазоном спектра. Напротив, оптические частотные гребёнки, которые генерируются в оптических микрорезонаторах, охватывают широкий спектральный диапазон от длин волн видимого света до среднего инфракрасного диапазона и имеют спектральную ширину вплоть до октавной полосы частот.One approach, described, for example, in sources A. Hugi and others. Of SPIE Vol. 9370, 93701, 2015 ([1]), and G. Villares et al. Dual-comb spectroscopy based on quantum-laser frequency combs \\ Nature Communications, 5: 5192, 2014 ([2]) based on quantum cascade lasers (QCL), available in the mid-infrared range of the spectrum (λ ~ 4-9 μm) for molecular rotational-vibrational absorption spectroscopy. Two QCL operating in the frequency comb mode at a wavelength of about ~ 7 μm provided two optical frequency combs having a distance between the modes of 7.451 GHz and 7.464 GHz, respectively (the difference or detuning of the frequencies of the two optical frequency combs is 12.6 MHz) . The first frequency comb was divided into a measuring beam and a reference beam. The measuring beam was passed through the gas chamber. Both measuring and reference beams were combined with the second frequency comb and recorded by means of two photodetectors. Processing and comparison of the two interferograms provided the optical absorption spectrum, which was converted to the radio frequency range. The spectral width of QCL optical frequency combs does not exceed 50 cm -1 , which provides a narrow range for spectral measurement. In addition, the QCL operation is limited only to the middle infrared range of the spectrum. In contrast, optical frequency combs that are generated in optical microresonators cover a wide spectral range from the wavelengths of visible light to the mid-infrared range and have a spectral width up to the octave band.
Первые демонстрации генерации двойной частотной гребёнки и спектроскопии на основе двойной гребёнки с использованием пары интегрированных на чипе оптических микрорезонаторов представлены в источниках Avik Dutt и др. Spectrally Generation of Dual Frequency Combs using Cascaded Microring Resonators \\ CLEO: 2016 OSA ([4]), Myoung-Gyun Suh и др. Microresonator Soliton Dual-Comb Spectroscopy \\ arXiv:1607.08222v1 ([5]). В публикации [4] источник двойной гребёнки состоит из двух микрокольцевых резонаторов с немного различающимися радиусами, независимо соединенных с одним и тем же шинным волноводом. Источник двойной гребёнки изготовлен на платформе нитрида кремния. Встроенные микронагреватели с высокой степенью локализации теплового потока используются для совмещения резонансов обоих резонаторов для генерирования гребёнок с использованием одного лазера в качестве источника накачки. Сложность реализации двух частотных гребёнок с малой отстройкой расстояния между модами для измерений в широком спектральном диапазоне состоит в необходимости точного подбора радиусов двух резонаторов (Δr/r~Δf/f; где r, f - радиус и расстояние между модами резонаторов, соответственно, Δr, Δf - разность радиусов и отстройка расстояния между модами, соответственно). Подбор резонаторов требует их изготовления с субмикронной точностью размеров. В источнике [4] расстояние между модами микрорезонаторов составляет 444,6 ГГц и 453,3 ГГц, что обеспечивает Δf/f~2·10-2. Были продемонстрированы радиочастотные (RF) биения, имеющие расстояние между модами 8,7 ГГц.The first demonstrations of dual frequency comb generation and double-comb spectroscopy using a pair of integrated microcircuit optical microresonators are presented in Avik Dutt et al. Sources. 2016 CIAO: 2016 OSA ([4]), Myoung-Gyun Suh et al. Microresonator Soliton Dual-Comb Spectroscopy \\ arXiv: 1607.08222v1 ([5]). In the publication [4], the source of a double comb consists of two micro-ring resonators with slightly different radii, independently connected to the same bus waveguide. The source of the double comb is made on the platform of silicon nitride. Built-in microheaters with a high degree of heat flux localization are used to combine the resonances of both resonators to generate combs using a single laser as the pump source. The complexity of the implementation of two frequency combs with a small detuning of the distance between modes for measurements in a wide spectral range consists in the need to accurately select the radii of the two resonators (Δr / r ~ Δf / f; where r, f are the radius and distance between the modes of the resonators, respectively, Δr, Δf is the difference between the radii and the detuning of the distance between the modes, respectively). The selection of resonators requires their manufacture with submicron dimensional accuracy. In the source [4], the distance between the modes of microresonators is 444.6 GHz and 453.3 GHz, which ensures Δf / f ~ 2 · 10 -2 . Were demonstrated radio frequency (RF) beats, having a distance between the modes of 8.7 GHz.
В публикации [5] более точный подбор двух резонаторов обеспечивает отстройку Δf~2,6 МГц для резонаторов, имеющих расстояние между модами f~22 ГГц (Δf/f~10-4). Возможность такой малой отстройки была обеспечена путём точного литографического контроля производства клиновидных резонаторов методом химического травления. Было продемонстрировано преобразование с понижением частоты оптического спектра шириной 30 нм в районе длины волны λ~1550 нм в радиочастотный диапазон и генерирование радиочастотной гребёнки с расстоянием между модами 2,6 МГц.In the publication [5], a more accurate selection of two resonators provides the detuning Δf ~ 2.6 MHz for resonators having a distance between the modes f ~ 22 GHz (Δf / f ~ 10 −4 ). The possibility of such a small detuning was provided by precise lithographic control of the production of wedge-shaped resonators by chemical etching. Transformation with a decrease in the frequency of the optical spectrum with a width of 30 nm in the region of the wavelength λ ~ 1550 nm into the radio frequency range and the generation of a radio frequency comb with a distance between modes of 2.6 MHz was demonstrated.
Другой источник двойных оптических гребёнок описан в US2014/0192363A1, ʺSpectroscopy assemblyʺ, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Menlo Systems GmbH ([6]), и его можно рассматривать в качестве прототипа по отношению к настоящему изобретению. Известный источник двойной оптической гребёнки содержит спектроскопическую сборку, имеющую первый оптический микрорезонатор и второй оптический микрорезонатор, каждый из которых выполнен из материала, имеющего зависящий от интенсивности показатель преломления. Спектроскопическая сборка дополнительно включает в себя по меньшей мере один волновод, который направляется вдоль оптического микрорезонатора на некотором расстоянии таким образом, что луч лазера с непрерывным излучением может быть введен в оптический микрорезонатор, и частотная гребёнка, сгенерированная в оптическом микрорезонаторе светом лазера с непрерывным излучением, может быть выведена из волновода. Оптические микрорезонаторы и по меньшей мере один волновод располагаются на общей подложке. Прототип относится к планарной спектроскопической сборке, т.е. к сборке на чипе, который может быть использован для спектроскопической характеризации молекул, газов или жидкостей. Главная особенность прототипа состоит в том, что для спектроскопической сборки необходимы по меньшей мере два микрорезонатора, таким образом, необходим подбор двух резонаторов для обеспечения необходимой отстройки оптических частотных гребёнок.Another source of dual optical combs is described in US2014 / 0192363A1, “Spectroscopy assembly”, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Menlo Systems GmbH ([6]), and it can be considered as a prototype with respect to the present invention. A known source of a double optical comb contains a spectroscopic assembly having a first optical microcavity and a second optical microcavity, each of which is made of a material having an intensity-dependent refractive index. The spectroscopic assembly further includes at least one waveguide that is guided along the optical microresonator at some distance so that the laser beam with continuous radiation can be inserted into the optical microresonator, and the frequency comb generated by the laser light with continuous radiation, can be removed from the waveguide. Optical microresonators and at least one waveguide are located on a common substrate. The prototype relates to a planar spectroscopic assembly, i.e. to an assembly on a chip that can be used for the spectroscopic characterization of molecules, gases or liquids. The main feature of the prototype is that at least two microresonators are necessary for the spectroscopic assembly, thus, it is necessary to select two resonators to provide the necessary detuning of optical frequency combs.
Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION
С учётом охарактеризованных выше технических проблем предлагаемое изобретение будет теперь описано в качестве примера, но не ограничения, с обращением к описанию и чертежам, приведённым ниже.In view of the technical problems described above, the present invention will now be described as an example, but not limiting, with reference to the description and drawings below.
Данное раскрытие предваряет подробное описание конкретных примерных вариантов выполнения для обеспечения обзора аспектов заявляемого изобретения, которые будут дополнительно пояснены ниже, и не предназначено для определения или ограничения объёма настоящего изобретения каким-либо образом.This disclosure anticipates a detailed description of specific exemplary embodiments to provide an overview of aspects of the claimed invention, which will be further explained below, and is not intended to define or limit the scope of the present invention in any way.
Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства для гетеродинного детектирования, содержащего компактный источник двойной оптической гребёнки, которое может быть использовано в различных метрологических применениях, а также к способу гетеродинного детектирования с использованием устройства с компактным источником двойной оптической гребёнки.The present invention is to create a device for heterodyne detection, containing a compact source of double optical fiber, which can be used in various metrological applications, as well as a method for heterodyne detection using a device with a compact source of dual optical comb.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении компактности устройства за счёт более компактного источника двойной оптической гребёнки. Кроме того, настоящее изобретение повышает стабильность и надежность источника двойной оптической гребёнки за счёт меньшего количества требуемых оптических компонентов, и, таким образом, оно повышает точность оптических измерений.The technical result of the invention is to increase the compactness of the device due to the more compact source of the double optical comb. In addition, the present invention improves the stability and reliability of the source of the double optical comb due to the smaller number of optical components required, and thus it improves the accuracy of optical measurements.
В одном аспекте настоящего изобретения предложен способ гетеродинного детектирования с использованием генерации двойной оптической гребёнки на основе оптических микрорезонаторов, причём способ содержит этапы, на которых: генерируют первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку, причём каждая из первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки имеет множество мод, разнесённых на первое значение и второе значение частоты, соответственно, причём первое значение и второе значения являются отличными друг от друга, причём упомянутая генерация содержит этап, на котором вводят излучение по меньшей мере одного компактного лазера с непрерывным излучением, имеющее спектральные компоненты, соответствующие резонансным частотам мод, ответственных за генерирование оптических частотных гребёнок, в по меньшей мере один оптический микрорезонатор, выполненный из материала, имеющего зависящий от интенсивности (т.е. интенсивности излучения) показатель преломления при уровне мощности выше пороговой величины накачки, таким образом, чтобы обеспечить параметрически сгенерированную первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку; и выводят первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку из, по меньшей мере одного, упомянутого оптического микрорезонатора.In one aspect of the present invention, a method for heterodyne detection using the generation of a double optical comb based on optical microresonators is proposed, the method comprising the steps of: generating a first optical frequency comb and a second optical frequency comb, each of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb comb has many modes, separated by the first value and the second value of the frequency, respectively, with the first value and the second value i are different from each other, with the mentioned generation comprising the step of introducing the radiation of at least one compact laser with continuous radiation, having spectral components corresponding to the resonant frequencies of the modes responsible for generating optical frequency combs, into at least one optical microresonator made of a material having an intensity-dependent (i.e. radiation intensity) refractive index at a power level higher than a threshold pump value, such as Brazom to provide a parametrically generated first optical frequency comb and a second optical frequency comb; and outputting the first optical frequency frequency comb and the second optical frequency frequency comb from at least one of said optical microresonator.
В другом аспекте предложен способ гетеродинного детектирования с использованием генерации двойной оптической гребёнки на основе оптического микрорезонатора, причём способ содержит этапы, на которых: генерируют первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку, причём каждая из первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки имеет множество мод, разнесённых на первое значение и второе значение частоты, соответственно, причём первое значение и второе значения являются отличными друг от друга, причём упомянутая генерация содержит этап, на котором вводят излучение по меньшей мере одного компактного лазера с непрерывным излучением, с электрооптически модулированным излучением, для генерирования боковых полос, соответствующих резонансным частотам мод, ответственных за генерацию оптических частотных гребёнок, в один оптический микрорезонатор, выполненный из материала, имеющего зависящий от интенсивности показатель преломления при уровне мощности выше пороговой величины накачки, таким образом, чтобы обеспечить параметрически сгенерированные оптические частотные гребёнки; и выводят первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку из упомянутого оптического микрорезонатора.In another aspect, a method for heterodyne detection using the generation of a double optical comb based on an optical microcavity is proposed, the method comprising the steps of: generating a first optical frequency comb and a second optical frequency comb, each of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb having a set of modes, separated by the first value and the second value of the frequency, respectively, with the first value and the second value being excellent g Otherwise, the mentioned generation contains a stage where radiation of at least one compact laser with continuous radiation, with electro-optically modulated radiation, is introduced to generate sidebands corresponding to the resonant frequencies of the modes responsible for generating optical frequency combs in one optical microresonator made of a material having an intensity-dependent refractive index at a power level above the threshold pump value, so as to ensure n Ametrically generated optical frequency combs; and deriving the first optical frequency comb and the second optical frequency comb from said optical microcavity.
В варианте выполнения способ согласно изобретению может дополнительно содержать этапы, на которых: разделяют первую оптическую частотную гребёнку, которая действует в качестве сигнала, на измерительную оптическую частотную гребёнку и опорную оптическую частотную гребёнку; выполняют оптическое измерение с использованием измерительной оптической частотной гребёнки таким образом, что измерительная оптическая частотная гребёнка изменяется в результате оптического измерения; объединяют вторую оптическую частотную гребёнку, которая действует в качестве гетеродина, с опорной оптической частотной гребёнкой и измерительной оптической частотной гребёнкой, которая изменена в результате оптического измерения, таким образом, чтобы сгенерировать два объединенных пучка двойных гребёнок; выполняют фотодетектирование объединенных пучков двойных гребёнок таким образом, чтобы сгенерировать радиочастотные (РЧ-) или микроволновые гетеродинные сигналы.In an embodiment, the method according to the invention may further comprise the steps of: separating the first optical frequency comb, which acts as a signal, into a measuring optical frequency comb and a reference optical frequency comb; perform optical measurement using a measuring optical frequency comb in such a way that the measuring optical frequency comb is changed as a result of optical measurement; combine the second optical frequency comb, which acts as a local oscillator, with a reference optical frequency comb and a measuring optical frequency comb, which is modified as a result of optical measurement, so as to generate two combined beams of double combs; perform photodetection of the combined beams of double combs in such a way as to generate radio frequency (RF) or microwave heterodyne signals.
В другом варианте выполнения способ согласно изобретению может дополнительно содержать этапы, на которых: объединяют первую оптическую частотную гребёнку, которая действует в качестве сигнала, и вторую оптическую частотную гребёнку, которая действует в качестве гетеродина, в пучок двойной гребёнки; разделяют пучок двойной гребёнки на измерительный пучок двойной гребёнки и опорный пучок двойной гребёнки; выполняют оптическое измерение с использованием измерительного пучка двойной гребёнки таким образом, что пучок двойной гребёнки изменяется в результате оптического измерения; выполняют фотодетектирование опорного пучка двойной гребёнки и измерительного пучка двойной гребёнки, измененного в результате оптического измерения, таким образом, чтобы сгенерировать РЧ- или микроволновые гетеродинные сигналы.In another embodiment, the method according to the invention may additionally comprise the steps of: combining the first optical frequency comb, which acts as a signal, and the second optical frequency comb, which acts as a local oscillator, into a double comb beam; split the double comb bundle into the measuring comb of the double comb and the reference bundle of the double comb; performing an optical measurement using a double-comb measurement beam in such a way that the double-comb beam changes as a result of an optical measurement; perform photodetection of the reference beam of the double comb and the measuring beam of the double comb modified by the optical measurement so as to generate RF or microwave heterodyne signals.
Способ согласно изобретению может дополнительно содержать этап, на котором выполняют синхронизацию частот по меньшей мере одного лазера с непрерывным излучением с соответствующими резонансными частотами по меньшей мере одного оптического микрорезонатора посредством механизма синхронизации. Упомянутая синхронизация может содержать инжекционную самосинхронизацию путём ввода света, рассеянного в обратном направлении в по меньшей мере одном оптическом микрорезонаторе, назад в по меньшей мере один компактный лазер с непрерывным излучением.The method according to the invention may further comprise the step of synchronizing the frequencies of at least one continuous-radiation laser with corresponding resonant frequencies of the at least one optical microresonator by means of a synchronization mechanism. Said synchronization may comprise injection self-synchronization by introducing light scattered in the opposite direction in at least one optical microcavity back into at least one compact laser with continuous radiation.
В другом аспекте изобретения предложено устройство для гетеродинного детектирования, содержащее источник двойной оптической гребёнки на основе оптических микрорезонаторов, причём источник содержит: по меньшей мере, один оптический микрорезонатор, выполненный из материала, имеющего зависящий от интенсивности показатель преломления; по меньшей мере один лазер с непрерывным излучением, имеющий спектральные компоненты, соответствующие резонансным частотам мод, ответственных за генерацию оптических частотных гребёнок, и направляемые для взаимодействия по меньшей мере с одним оптическим микрорезонатором, таким образом, чтобы обеспечить генерацию первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки, причём каждая из первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки имеет множество мод, разнесённых на первое значение и второе значение частоты, соответственно, причём первое значение и второе значение являются отличными друг от друга; по меньшей мере один оптический элемент связи, выполненный с возможностью ввода излучения из упомянутого по меньшей мере одного компактного лазера с непрерывным излучением, в упомянутый по меньшей мере один оптический микрорезонатор; и по меньшей мере один оптический элемент связи, выполненный с возможностью вывода луча, содержащего первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку, из упомянутого по меньшей мере одного оптического микрорезонатора.In another aspect of the invention, a device for heterodyne detection is proposed, comprising a source of a double optical comb based on optical microresonators, the source comprising: at least one optical microresonator made of a material having an intensity-dependent refractive index; at least one continuous radiation laser having spectral components corresponding to the resonant frequencies of the modes responsible for generating optical frequency combs and directed to interact with at least one optical microcavity, so as to ensure the generation of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb, each of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb has a variety of modes separated by the first value and the second frequency value, respectively, with the first value and the second value being different from each other; at least one optical coupling element configured to input radiation from said at least one compact laser with continuous radiation into said at least one optical microresonator; and at least one optical coupling element configured to output a beam comprising a first optical frequency comb and a second optical frequency comb from said at least one optical microcavity.
В другом аспекте предложено устройство для гетеродинного детектирования, содержащее источник двойной оптической гребёнки на основе оптического микрорезонатора, причём источник содержит: один оптический микрорезонатор, выполненный из материала, имеющего зависящий от интенсивности показатель преломления; по меньшей мере, один лазер с непрерывным излучением, с электрооптически модулированным излучением, для генерирования боковых полос, соответствующих резонансным частотам мод, ответственных за генерирование оптических частотных гребёнок, и направляемые для взаимодействия с оптическим микрорезонатором, таким образом, чтобы обеспечить генерирование первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки, причём каждая из первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки имеет множество мод, разнесённых на первое значение и второе значение частоты, соответственно, причём первое значение и второе значение являются отличными друг от друга; по меньшей мере, один оптический элемент связи, выполненный с возможностью ввода излучения из упомянутого по меньшей мере одного компактного лазера с непрерывным излучением в упомянутый оптический микрорезонатор; и по меньшей мере один оптический элемент связи, выполненный с возможностью вывода луча, содержащего первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку, из упомянутого оптического микрорезонатора.In another aspect, a device for heterodyne detection, comprising a source of a double optical comb based on an optical microresonator, the source comprising: one optical microresonator, made of a material having an intensity-dependent refractive index; at least one continuous-emission laser with electro-optically modulated radiation to generate sidebands corresponding to the resonant frequencies of the modes responsible for generating optical frequency combs and directed to interact with the optical microresonator, so as to ensure the generation of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb, each of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb has a set of m one, separated by the first value and the second value of the frequency, respectively, with the first value and the second value being different from each other; at least one optical coupling element, configured to input radiation from said at least one compact laser with continuous radiation into said optical microresonator; and at least one optical coupling element, configured to output a beam containing the first optical frequency comb and the second optical frequency comb from said optical microcavity.
В варианте выполнения источника согласно изобретению упомянутый по меньшей мере один оптический резонатор расположен один под другим, имеют общую ось вращения и выполнены из одного кристалла. Упомянутый по меньшей мере один оптический микрорезонатор и/или упомянутый по меньшей мере один лазер и/или упомянутый по меньшей мере один оптический элемент связи интегрированы на общем полупроводниковом чипе.In an embodiment of the source according to the invention, said at least one optical resonator is located one under another, has a common axis of rotation and is made of a single crystal. Said at least one optical microcavity and / or said at least one laser and / or said at least one optical coupling element are integrated on a common semiconductor chip.
В другом варианте выполнения устройство согласно изобретению может дополнительно содержать: делитель пучка, выполненный с возможностью разделения первой оптической частотной гребёнки, которая действует в качестве сигнала, на измерительную оптическую частотную гребёнку и опорную оптическую частотную гребёнку; среду оптического измерения, в которой выполняется оптическое измерение с использованием измерительной оптической частотной гребёнки таким образом, что измерительная оптическая частотная гребёнка изменяется в результате оптического измерения; по меньшей мере один объединитель пучка, выполненный с возможностью объединения второй оптической частотной гребёнки с опорной оптической частотной гребёнкой и измерительной оптической частотной гребёнкой, которая изменена в результате оптического измерения, таким образом, чтобы сгенерировать два объединенных пучка двойных гребёнок; по меньшей мере один фотодетектор, выполненный с возможностью приема объединенных пучков двойных гребёнок и генерирования РЧ- или микроволновых гетеродинных сигналов.In another embodiment, the device according to the invention may additionally comprise: a beam divider configured to separate the first optical frequency comb, which acts as a signal, to the measuring optical frequency comb and the reference optical frequency comb; an optical measurement environment in which an optical measurement is performed using a measuring optical frequency comb in such a way that the measuring optical frequency comb changes as a result of the optical measurement; at least one beam combiner configured to combine the second optical frequency comb with a reference optical frequency comb and a measuring optical frequency comb that is modified as a result of the optical measurement so as to generate two combined beams of double combs; at least one photodetector configured to receive the combined beams of the double combs and generate RF or microwave heterodyne signals.
В другом варианте выполнения устройство согласно изобретению может дополнительно содержать: объединитель пучка, выполненный с возможностью объединения первой оптической частотной гребёнки, которая действует в качестве сигнала, и второй оптической частотной гребёнки, которая действует в качестве гетеродина, в пучок двойной гребёнки; делитель пучка, выполненный с возможностью разделения пучка двойной гребёнки на измерительный пучок двойной гребёнки и опорный пучок двойной гребёнки; среду оптического измерения, в которой выполняется оптическое измерение с использованием измерительного пучка двойной гребёнки таким образом, что измерительный пучок двойной гребёнки изменяется в результате оптического измерения; и по меньшей мере, один фотодетектор, выполненный с возможностью приема опорного пучка двойной гребёнки и измерительного пучка двойной гребёнки, измененного в результате оптического измерения, и генерирования РЧ- или микроволновых гетеродинных сигналов.In another embodiment, the device according to the invention may further comprise: a beam combiner configured to combine the first optical frequency frequency comb, which acts as a signal, and the second optical frequency frequency comb, which acts as a local oscillator, into a double comb beam; beam divider, made with the possibility of separating the double-comb beam into the measuring double-comb beam and the reference double-comb beam; an optical measurement environment in which an optical measurement is performed using a double-comb measuring beam in such a way that the double-comb measuring beam changes as a result of optical measurement; and at least one photodetector configured to receive the reference beam of the double comb and the measuring beam of the double comb modified by optical measurement and generate RF or microwave heterodyne signals.
В ещё одном варианте выполнения устройство согласно изобретению может дополнительно содержать лазерный механизм синхронизации, выполненный с возможностью синхронизации частоты по меньшей мере одного лазера с соответствующими резонансными частотами по меньшей мере одного оптического микрорезонатора. Лазерный механизм синхронизации может быть лазерным диодным механизмом синхронизации, основанным на инжекционной самосинхронизации путём ввода света, рассеянного в обратном направлении в по меньшей мере одном оптическом микрорезонаторе, назад в по меньшей мере один лазер.In yet another embodiment, the device according to the invention may further comprise a laser synchronization mechanism configured to synchronize the frequency of at least one laser with corresponding resonant frequencies of the at least one optical microcavity. The laser timing mechanism may be a laser diode timing mechanism based on injection self-synchronization by introducing backscattered light in at least one optical microresonator back into at least one laser.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
После приведённой выше общей характеристики задачи настоящего изобретения и его аспектов обратимся теперь к конкретным примерным вариантам выполнения заявляемого изобретения, которые представлены в подробном описании, приведённом ниже, которое предназначено для изучения вместе с сопровождающими чертежами и не предназначено для определения или ограничения объёма изобретения каким-либо образом, но обеспечивает конкретные примеры его реализации. Специалистам в данной области техники будет понятно, что другие варианты выполнения, модификации или эквивалентные замены могут быть очевидны на основании сведений настоящего описания, и все такие варианты выполнения, модификации и эквивалентные замены считаются входящими в объём настоящего изобретения.After the above general description of the objectives of the present invention and its aspects, we now turn to specific exemplary embodiments of the claimed invention, which are presented in the detailed description below, which is intended to be studied together with the accompanying drawings and is not intended to define or limit the scope of the invention. way but provides concrete examples of its implementation. It will be understood by those skilled in the art that other embodiments, modifications, or equivalent substitutions may be apparent based on the present disclosure, and all such embodiments, modifications, and equivalent substitutions are considered to be within the scope of the present invention.
Чертежи приведены исключительно в целях иллюстрации в качестве помощи при прочтении и для понимания описания, и не должны рассматриваться каким-либо образом как определяющие или ограничивающие объём изобретения. На чертежах:The drawings are provided solely for illustrative purposes as an aid in reading and in understanding the description, and should not be construed in any way as defining or limiting the scope of the invention. In the drawings:
На Фиг. 1-4 показана архитектура генерации оптических частотных гребёнок, оптического измерения с использованием оптических частотных гребёнок, и гетеродинирования в различных вариантах выполнения заявляемого изобретения, которые приводят к генерированию радиочастотных (РЧ) или микроволновых сигналов в процессе оптических измерений.FIG. 1-4 illustrate the architecture of generating optical frequency combs, optical measurement using optical frequency combs, and heterodyning in various embodiments of the claimed invention, which lead to the generation of radio frequency (RF) or microwave signals during optical measurements.
На Фиг. 5A-E и Фиг. 6A-F показаны различные схемы оптической системы, которая реализует генерацию оптических частотных гребёнок с использованием оптических микрорезонаторов в соответствии с различными вариантами выполнения заявляемого изобретения.FIG. 5A-E and FIG. 6A-F show various schemes for an optical system that realizes the generation of optical frequency combs using optical microresonators in accordance with various embodiments of the claimed invention.
Фиг. 7 иллюстрирует примерную структуру двойного оптического микрорезонатора в соответствии с одним из вариантов выполнения заявляемого изобретения, в котором оптические микрорезонаторы расположены один под другим на одной общей оси вращения.FIG. 7 illustrates an exemplary dual optical microcavity structure in accordance with one embodiment of the claimed invention, in which optical microresonators are located one below the other on a common axis of rotation.
Фиг. 8 иллюстрирует способ ввода лазерного луча в оптические микрорезонаторы в соответствии с примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, в котором лазерный луч вводится в структуру двойного оптического микрорезонатора посредством конических волокон;FIG. 8 illustrates a method for introducing a laser beam into optical microresonators in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, in which a laser beam is introduced into the structure of a dual optical microresonator by means of conical fibers;
Фиг. 9 иллюстрирует способ ввода лазерного луча в оптические микрорезонаторы в соответствии с примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, в котором лазерный луч вводится в структуру двойного оптического микрорезонатора посредством призмы.FIG. 9 illustrates a method of introducing a laser beam into optical microresonators in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, in which a laser beam is introduced into the structure of a dual optical microresonator by means of a prism.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Настоящее изобретение было выполнено с учётом различных решений из уровня техники, продемонстрированных выше, и направлено, в частности, на устранение и/или уменьшение по меньшей мере некоторых из недостатков вышеупомянутых решений из уровня техники. В частности, варианты выполнения заявляемого изобретения, перечисленные выше, обеспечивают устройство для гетеродинного детектирования в метрологических применениях, основанное на особенно компактном источнике двойных оптических частотных гребёнок, и способ гетеродинного детектирования с использованием упомянутого источника двойных оптических частотных гребёнок, которые обеспечивают возможность высокоточных оптических измерений. Специалистам в данной области техники будет понятно, что различные примерные варианты выполнения заявляемого изобретения ни в коем случае не должны быть истолкованы как определяющие или ограничивающие объём заявляемого изобретения, и что другие материально-технические средства, эквивалентные или очевидным образом аналогичные перечисленным ниже, могут быть предусмотрены специалистами в данной области техники для выполнения различных операций, функция, этапов способа и т.п., описанных ниже. Настоящее подробное описание не предназначено для определения или ограничения объёма заявляемого изобретения, который должен определяться только путём обращения к приложенной формуле изобретения.The present invention has been made in view of various solutions from the prior art shown above, and is directed in particular to eliminate and / or reduce at least some of the disadvantages of the above solutions from the prior art. In particular, the embodiments of the claimed invention listed above provide a device for heterodyne detection in metrological applications, based on a particularly compact source of dual optical frequency combs, and a method for heterodyne detection using said source of dual optical frequency combs, which enable high-precision optical measurements. It will be understood by those skilled in the art that various exemplary embodiments of the claimed invention should in no way be interpreted as defining or limiting the scope of the claimed invention, and that other material and technical means equivalent or obviously similar to those listed below may be provided. specialists in the field of technology to perform various operations, function, steps of the method, etc. described below. This detailed description is not intended to define or limit the scope of the claimed invention, which should be determined only by reference to the attached claims.
В данном описании понятия «частотная гребёнка», «оптическая частотная гребёнка», «гребёнка» наделены одинаковым смыслом и могут использоваться взаимозаменяемо в зависимости от контекста. Понятия «двойная гребёнка», «двойная оптическая частотная гребёнка» или «двойная частотная гребёнка» означают одно и то же и могут использоваться взаимозаменяемо либо в отношении оптического пучка в свободном пространстве или волновода, объединяющего первую гребёнку и вторую гребёнку, или в отношении радиочастотного сигнала, получаемого гетеродинированием двух гребёнок, в зависимости от контекста. Гетеродинирование частотных гребёнок является методикой обработки радиосигнала, которая генерирует новый частотный сигнал после понижающего преобразования, в частности двойную частотную гребёнку, путём объединения или смешивания двух гребёнок. Упомянутые две оптических гребёнки объединяются в устройстве обработки нелинейного сигнала, таком как фотодиод, обычно называемом микшером. Понятие «микрорезонатор» означает кольцевой резонатор, имеющий характерный размер 0,1-10 мм и обеспечивающий возможность распространения «мод шепчущей галереи». «Моды шепчущей галереи» или «волны шепчущей галереи» представляют собой тип волны, которая может распространяться вокруг вогнутой поверхности. Впервые они были обнаружены у звуковых волн в шепчущей галерее собора Св. Павла в Лондоне, и они могут существовать у световых и других волн. В данном описании понятия «микрорезонатор мод шепчущей галереи», «микрорезонатор», «резонатор» наделены одинаковым смыслом и могут использоваться взаимозаменяемо в зависимости от контекста.In this description, the concepts of "frequency comb", "optical frequency comb", "comb" have the same meaning and can be used interchangeably depending on the context. The terms "double comb", "double optical frequency comb" or "double frequency comb" mean the same thing and can be used interchangeably either in relation to an optical beam in free space or a waveguide combining the first comb and the second comb produced by heterodyning two combs, depending on the context. The heterodyning of frequency combs is a radio signal processing technique that generates a new frequency signal after a downconversion, in particular a dual frequency combo, by combining or mixing two combs. These two optical combs are combined in a non-linear signal processing device, such as a photodiode, commonly referred to as a mixer. The concept of "microresonator" means a ring resonator, having a characteristic size of 0.1-10 mm and providing the possibility of spreading "whispering gallery modes." "Whispering gallery modes" or "whispering gallery waves" are a type of wave that can propagate around a concave surface. They were first discovered in sound waves in the whispering gallery of St. Paul’s Cathedral in London, and they may exist in light and other waves. In this description, the terms “whispering gallery microresonator”, “microresonator”, “resonator” have the same meaning and can be used interchangeably depending on the context.
В настоящем изобретении по меньшей мере один микрорезонатор необходим для генерирования двух оптических частотных гребёнок, и это преодолевает проблему точного подбора двух резонаторов, связанную с их изготовлением с субмикронной точностью размера.In the present invention, at least one microcavity is needed to generate two optical frequency combs, and this overcomes the problem of accurately selecting two resonators associated with their manufacture with submicron size accuracy.
В то же время, источник оптических гребёнок на основе оптических микрорезонаторов, лежащий в основе устройства согласно изобретению, не требует внешнего высокочастотного генератора, в отличие, например, от источника двойных гребёнок для высокоточного измерения расстояния, описанного в публикации C. Weimann и др. Silicon Photonics Integrated Circuit for Fast Distance Measurement with Frequency Combs \\ CLEO 2014 OSA ([3]), и таким образом источник частотных гребёнок согласно изобретению может быть более компактным. За счёт меньшего фазового шума в генерируемой микрорезонатором оптической частотной гребёнке может быть значительно повышена точность измерений на её основе, в частности точность измерений расстояния посредством источника двойных гребёнок, содержащего такой микрорезонатор, может достигать субмикронного уровня. Источники двойных частотных гребёнок, раскрытые в источниках [4, 5], с парой интегрированных на чипе резонаторов все же не являются компактными из-за громоздких перестраиваемых лазеров, используемых для их накачки. Настоящее изобретение основано на генерировании гребёнок в резонаторе, накачиваемом посредством компактного лазерного диода, частота которого захвачена с резонансной частотой резонатора посредством внешней обратной связи.At the same time, the source of optical combs based on optical microresonators underlying the device according to the invention does not require an external high-frequency generator, unlike, for example, from a source of double combs for high-precision measurement of the distance described in C. Weimann et al. Silicon The Photonics Integrated Circuit for Frequency Combs \\ CLEO 2014 OSA ([3]), and thus the source of frequency combs according to the invention can be more compact. Due to the smaller phase noise in the optical frequency comb generated by the microresonator, the accuracy of measurements based on it can be significantly improved, in particular, the accuracy of distance measurements using a source of double combs containing such a microresonator can reach a submicron level. Sources of dual frequency combs, disclosed in sources [4, 5], with a pair of integrated resonators on the chip are still not compact due to the cumbersome tunable lasers used to pump them. The present invention is based on the generation of combs in a resonator pumped by a compact laser diode, whose frequency is captured at the resonant frequency of the resonator by means of external feedback.
Известно, что оптический микрорезонатор из кристаллического MgF2, накачиваемый компактным лазером с распределённой обратной связью (DFB), частота которого захвачена с резонансной частотой оптического резонатора посредством внешней обатной связи, обеспечивает компактный источник оптических гребёнок (см., например, US 8111722 B1, Low-noise RF oscillation and optical comb generation based on nonlinear optical resonator, OEwaves, Inc. ([7]), W. Liang и др. Spectrally Pure RF Photonics Source Based on a Resonant Optical Hyper-Parametric Oscillator \\ Proc. of SPIE, Vol. 8960, 896010, 2010 ([8]), или W. Liang и др. High spectral purity Kerr frequency comb radio frequency photonic oscillator \\ Nature Communications, 6:7957, август 2015 г. ([9])). Когда DFB-лазер соединён с оптическим микрорезонатором с использованием призмы с полным внутренним отражением, часть света рассеивается обратно в DFB-лазер за счёт резонансного рэлеевского рассеяния, включая инжекционную самосинхронизацию лазера с частотой выбранной моды оптического микрорезонатора. Этот эффект инжекционной самосинхронизации приводит к уменьшению ширины линии лазера на 3-4 порядка по сравнению с шириной линии свободно распространяющегося DFB-лазера, что необходимо для эффективного ввода лазерного луча в оптический микрорезонатор и генерации оптической частотной гребёнки. Однако поскольку одночастотный DFB-лазер (с шириной линии в ~1-10 МГц) имеет спектральную составляющую, которая соответствует только одной резонансной частоте моды оптического микрорезонатора, только одна оптическая частотная гребёнка может быть сгенерирована в одном оптическом микрорезонаторе. В то же время, в настоящем изобретении предложено генерирование двух оптических частотных гребёнок в одном оптическом микрорезонаторе или в двух отдельных оптических микрорезонаторах с использованием только одного лазера с непрерывным излучением, в частности многомодового лазера, имеющего спектральные компоненты, соответствующие резонансным частотам, ответственным за оптические частотные гребёнки. Однако настоящее изобретение не обязательно ограничено использованием только одного лазера с непрерывным излучением, и могут также быть использованы два лазера с непрерывным излучением, каждый из которых обеспечивает накачку одного из оптических микрорезонаторов.It is known that an optical microcavity of crystalline MgF 2 pumped by a compact distributed-feedback laser (DFB), whose frequency is captured with the resonant frequency of the optical resonator by means of an external back coupling, provides a compact source of optical combs (see, for example, US 8111722 B1, Low -noise RF oscillation and optical combinator for nonlinear optical resonator, OEwaves, Inc. ([7]), W. Liang et al. Spectral Pure RF Oscillator Oscillator , Vol. 8960, 896010, 2010 ([8]), or W. Liang, et al. High spectral purity Kerr frequency comb radio frequency photonic oscillator \\ Nature Communications, 6: 795 7, August 2015 ([9])). When a DFB laser is connected to an optical microcavity using a full internal reflection prism, some of the light is scattered back into the DFB laser due to resonant Rayleigh scattering, including injection self-synchronization of the laser with the frequency of the selected mode of the optical microresonator. This effect of injection self-synchronization leads to a decrease in the laser line width by 3-4 orders of magnitude compared with the line width of a freely propagating DFB laser, which is necessary for the effective introduction of a laser beam into an optical microcavity and the generation of an optical frequency comb. However, since a single-frequency DFB laser (with a line width of ~ 1-10 MHz) has a spectral component that corresponds to only one resonant frequency of the optical microresonator mode, only one optical frequency comb can be generated in one optical microcavity. At the same time, the present invention proposes the generation of two optical frequency combs in one optical microcavity or in two separate optical microcavities using only one continuous radiation laser, in particular a multimode laser having spectral components corresponding to resonant frequencies responsible for optical frequency comb However, the present invention is not necessarily limited to using only one continuous-radiation laser, and two continuous-radiation lasers can also be used, each of which provides pumping for one of the optical microresonators.
Первое усовершенствование по сравнению с уровнем техники для настоящего изобретения состоит в возможности использования только одного оптического микрорезонатора, выполненного из материала, который имеет зависящий от интенсивности показатель преломления, для генерации двух частотных гребёнок со слегка различным расстоянием между модами. Исследования показали возможность генерирования двух частотных гребёнок посредством одного и того же микрорезонатора, таким образом обеспечивая возможность спектроскопии посредством двойной оптической гребёнки с одним оптическим микрорезонатором, и исключение необходимости субмикронной точности при подборе радиусов двух оптических микрорезонаторов, чтобы отстройка расстояния между модами была достаточно небольшой. Обычно расстояние между модами или свободный спектральный диапазон оптической частотной гребёнки определяется радиусом r оптического микрорезонатора в виде ~c/2πr·n, где c - скорость света, n - показатель преломления материала, из которого состоит оптический микрорезонатор. Более конкретно, r означает радиус траектории света в микрорезонаторе или эффективный радиус моды света, который может быть слегка отличным от геометрического радиуса микрорезонатора для определённой моды света. Различие между геометрическим и эффективным радиусами микрорезонатора указывает на глубину распространения моды света от поверхности микрорезонатора. Микрорезонатор с определённой геометрией может обеспечивать возможность распространения различных наборов мод с различными эффективными радиусами на различные глубины от поверхности оптического микрорезонатора. Частотные гребёнки с различным расстоянием между модами могут соответствовать различным наборам мод резонатора. Одновременная генерация двух оптических гребёнок в одном микрорезонаторе требует спектральных компонентов в спектре лазера, обеспечивающего накачку, которые соответствуют резонансным частотам мод из упомянутых различных наборов. Одна возможность состоит в использовании двух лазеров с непрерывным излучением, настроенных на резонансные частоты двух мод. Другая возможность состоит в использовании одного лазера с непрерывным излучением, настроенного на первую резонансную моду, в сочетании с электрооптическим модулятором для генерирования оптических боковых полос, одна из которых соответствует второй резонансной моде. Ещё одна возможность состоит в использовании одного двухчастотного лазера с непрерывным излучением или многомодового лазера с непрерывным излучением, имеющего спектральные компоненты, которые соответствуют резонансным частотам двух мод из различных наборов мод оптического микрорезонатора для генерации гребёнок.The first improvement over the prior art for the present invention is the ability to use only one optical microcavity, made of a material that has an intensity-dependent refractive index, to generate two frequency combs with slightly different spacing between the modes. Studies have shown the possibility of generating two frequency combs using the same microcavity, thus providing the possibility of spectroscopy using a double optical comb with one optical microcavity, and eliminating the need for submicron accuracy in selecting the radii of two optical microresonators so that the detuning of the distance between the modes is fairly small. Usually the distance between the modes or the free spectral range of the optical frequency comb is determined by the radius r of the optical microresonator in the form ~ c / 2πr · n, where c is the speed of light, n is the refractive index of the material of which the optical microresonator consists. More specifically, r means the radius of the light path in a microcavity or the effective radius of a mode of light, which may be slightly different from the geometric radius of the microcavity for a particular mode of light. The difference between the geometrical and effective radii of the microcavity indicates the depth of propagation of the light mode from the surface of the microcavity. A microresonator with a specific geometry can provide the ability to propagate different sets of modes with different effective radii to different depths from the surface of the optical microresonator. Frequency combs with different spacing between modes can correspond to different sets of resonator modes. The simultaneous generation of two optical combs in a single microcavity requires spectral components in the laser spectrum, which provide pumping, which correspond to the resonant frequencies of the modes from the various sets mentioned. One possibility is to use two lasers with continuous radiation, tuned to the resonant frequencies of the two modes. Another possibility is to use a single laser with continuous radiation, tuned to the first resonant mode, in combination with an electro-optical modulator to generate optical sidebands, one of which corresponds to the second resonant mode. Another possibility is to use a single dual-frequency laser with continuous radiation or a multimode laser with continuous radiation having spectral components that correspond to the resonant frequencies of the two modes from different sets of modes of the optical microresonator to generate combs.
Таким образом, второе усовершенствование по сравнению с уровнем техники для настоящего изобретения состоит в возможности использования только одного лазера с непрерывным излучением со спектральными компонентами, которые соответствуют резонансным частотам мод оптического микрорезонатора, для накачки двух оптических частотных гребёнок с немного различающимся расстоянием между модами. В частности, обеспечивающий накачку лазер с непрерывным излучением может быть двухчастотным лазером или многомодовым лазером, имеющим две частоты для генерирования двух гребёнок.Thus, a second improvement over the prior art for the present invention is the possibility of using only one continuous radiation laser with spectral components that correspond to the resonant frequencies of the modes of the optical microcavity for pumping two optical frequency combs with slightly different distance between the modes. In particular, a continuous-emission pumping laser can be a dual-frequency laser or a multi-mode laser having two frequencies for generating two combs.
Третье усовершенствование по сравнению с уровнем техники для настоящего изобретения состоит в использовании компактных полупроводниковых лазерных диодов вместо громоздких перестраиваемых лазеров с внешеним резонатором для генерации частотных гребёнок. Генерация частотных гребёнок в оптическом микрорезонаторе, накачиваемом компактным DFB-лазером, который синхронизирован посредством инжекционной самосинхронизации с оптическим микрорезонатором, описано в источниках [7-9]. Механизм синхронизации реализован посредством оптической обратной связи благодаря резонансному рэлеевскому обратному рассеиванию света, циркулирующего в резонаторе с высокой добротностью (Q). В результате синхронизации DFB-лазерный диод автоматически настраивается на резонансную частоту моды резонатора и эффективно производит накачку мощностью моды резонатора с увеличенной спектральной плотностью света, таким образом генерируя гребёнку. В данном случае микрорезонатор с высокой добротностью служит как для генерации лазерного излучения с использованием внешнего резонатора, так и для генерации частотных гребёнок.A third improvement over the prior art for the present invention is the use of compact semiconductor laser diodes instead of cumbersome tunable lasers with an external cavity to generate frequency combs. The generation of frequency combs in an optical microcavity pumped by a compact DFB laser, which is synchronized by means of injection self-synchronization with an optical microresonator, is described in sources [7–9]. The synchronization mechanism is implemented by means of optical feedback due to resonant Rayleigh backscattering of light circulating in a resonator with a high quality factor (Q). As a result of synchronization, the DFB-laser diode automatically tunes to the resonant frequency of the resonator mode and effectively pumps the power of the resonator mode with an increased spectral density of light, thus generating a comb. In this case, a high-quality microcavity serves both to generate laser radiation using an external resonator, and to generate frequency combs.
В настоящем изобретении предложен аналогичный механизм синхронизации для генерирования частотных гребёнок с использованием любого лазерного диода, который имеет спектральные компоненты, соответствующие резонансной частоте моды резонатора, в частности многомодового лазерного диода. В случае синхронизации мощность лазерного излучения перераспределяется в спектральной области в пользу резонансных частот моды резонатора для генерирования гребёнки. Механизм синхронизации также обеспечивает эффективную накачку для двух частотных гребёнок с различным расстоянием между модами, если лазерный диод имеет спектральные компоненты, соответствующие резонансным частотам мод, соответствующих одному и тому же или различным микрорезонаторам. Так, две частотных гребёнки для источника двойных гребёнок могут быть сгенерированы с использованием только одного микрорезонатора и одного лазерного диода с непрерывным излучением, синхронизированного посредством инжекционной самосинхронизации с резонатором и имеющего спектральные компоненты, соответствующие резонансным частотам мод, ответственных за генерацию гребёнок.The present invention proposes a similar synchronization mechanism for generating frequency combs using any laser diode that has spectral components corresponding to the resonant frequency of the resonator mode, in particular a multimode laser diode. In the case of synchronization, the power of laser radiation is redistributed in the spectral region in favor of the resonant frequencies of the resonator mode for generating the comb. The synchronization mechanism also provides effective pumping for two frequency combs with different spacing between the modes, if the laser diode has spectral components corresponding to the resonant frequencies of the modes corresponding to the same or different microresonators. Thus, two frequency combs for the source of double combs can be generated using only one microcavity and one laser diode with continuous radiation, synchronized by injection self-synchronization with the resonator and having spectral components corresponding to the resonant frequencies of the modes responsible for the generation of combs.
Основные усовершенствования по сравнению с уровнем техники в отношении генерации двойной гребёнки, описанные выше, упрощают структуру источника двойной гребёнки, лежащего в основе устройства согласно изобретению, и обеспечивают большую стабильность и надежность, повышая точность измерений и компактность, и таким образом обеспечивая возможность встраивания источника двойной гребёнки в мобильные датчики.The major improvements over the prior art regarding the generation of a double comb, as described above, simplify the structure of the double comb source that underlies the device according to the invention, and provide greater stability and reliability, improving measurement accuracy and compactness, and thus allowing the source to be embedded in a double comb in mobile sensors.
В общем случае, заявляемое устройство содержит источник двойной гребёнки, содержащий по меньшей мере один лазер с непрерывным излучением, который имеет спектральные компоненты, которые соответствуют резонансным частотам мод, ответственных за генерацию оптических частотных гребёнок, и направляемые для взаимодействия с одним или двумя микрорезонаторами для генерации двух гребёнок по меньшей мере один оптический элемент связи, который вводит лазерный луч в упомянутые один или два оптических микрорезонатора, и по меньшей мере один оптический элемент связи, который выводит луч из упомянутых одного или двух оптических микрорезонаторов. Данный источник двойной гребёнки генерирует основу устройства для гетеродинного детектирования в различных метрологических применениях согласно изобретению за счёт обеспечения двойной оптической гребёнки, которая используются для выполнения измерений, результат которых в конечном итоге выводят посредством упомянутого гетеродинирования.In the general case, the claimed device contains a double-die source containing at least one continuous-radiation laser, which has spectral components that correspond to the resonant frequencies of the modes responsible for generating optical frequency combs, and directed to interact with one or two microcavities for two combs at least one optical coupling element that introduces a laser beam into the said one or two optical microresonator, and at least one optical sky coupler which outputs beam of said one or two optical microcavities. This double comb source generates the basis of a device for heterodyne detection in various metrological applications according to the invention by providing a double optical comb, which are used to perform measurements, the result of which is ultimately derived by means of said heterodyning.
Варианты выполнения устройства с источником двойной гребёнки содержат различные средства для интерферометрического объединения частотных гребёнок в двойные гребёнки до оптического измерения и после него, фотодетекторы для гетеродинирования оптических гребёнок и генерирования микроволновых или радиочастотных сигналов, которые являются результатом понижающего преобразования измеренных оптических сигналов в радиочастотные сигналы. В вариантах выполнения заявляемого изобретения используются примерные варианты кристаллического двойного резонатора в качестве части источника двойной оптической гребёнки, которые обеспечивают возможность гнерации двух оптических частотных гребёнок, имеющих немного различающееся расстояния между модами.Embodiments of the device with a double comb source contain various means for interferometrically combining frequency combs into double combs before and after optical measurement, photo detectors for heterodyning optical combs and generating microwave or radio frequency signals that are the result of down conversion of the measured optical signals into radio frequency signals. In the embodiments of the claimed invention, exemplary versions of the crystalline double resonator are used as part of the source of the double optical comb, which allow the formation of two optical frequency combs having slightly different distances between the modes.
Обращаясь теперь к Фиг. 1-4, на которых показана архитектура генерации оптических частотных гребёнок, оптического измерения с использованием оптических частотных гребёнок и гетеродинирования в различных вариантах выполнения заявляемого изобретения, результатом которых являются радиочастотные (РЧ) или микроволновые сигналы, в процессе оптических измерений, оптические частотные гребёнки 1, 2, генерируемые в оптических микрорезонаторах и имеющие множество мод, разнесённых на первое значение частоты и второе значение частоты, соответственно, при этом первое и второе значения являются отличными друг от друга, объединяются в двойную гребёнку для гетеродинного измерения.Turning now to FIG. 1-4, showing the generation architecture of optical frequency combs, optical measurement using optical frequency combs and heterodyning in various embodiments of the claimed invention, which result in radio frequency (RF) or microwave signals, during optical measurements, optical frequency combs 1, 2, generated in optical microresonators and having a variety of modes separated by the first frequency value and the second frequency value, respectively, the first and watts These values are different from each other, combined into a double comb for heterodyne measurement.
На Фиг. 1-2 схематично показан один вариант выполнения настоящего изобретения, в котором первая оптическая частотная гребёнка 1, действующая в качестве сигнала, разделяется посредством делителя пучка 9 на измерительную оптическую частотную гребёнку 3 и опорную оптическую частотную гребёнку 4. Измерительная оптическая частотная гребёнка 3, измененная в результате измерения, выполняемого в среде 15 оптического измерения, и опорная оптическая частотная гребёнка 4 объединяются со второй оптической частотной гребёнкой 2 посредством объединителей пучка 11, 12 таким образом, чтобы сгенерировать две двойных гребёнки 7, 8, соответственно. Фотодетектирование двойных гребёнок 7, 8 выполняется с использованием двух фотодетекторов 13, 14 (как показано на Фиг. 1) или одного фотодетектора 13 (как показано на Фиг. 2). В различных вариантах выполнения среда 15 оптического измерения может быть реализована, не ограничиваясь, в виде камеры для образца в спектроскопическом датчике, подобном описанному в вышеупомянутом источнике информации [1], или в виде свободного пространства, в котором необходимо выполнить измерение расстояния, в случае датчика для измерения расстояния. В настоящей заявке вышеупомянутые камера для образца или свободное пространство названы «средой оптического измерения», а пропускание измерительной оптической частотной гребёнки 3 через них названо в общем этапом «выполнения оптического измерения» в контексте настоящего изобретения. В результате процесса оптического измерения через среду оптического измерения, которая схематично показана ссылочной позицией 15, могут изменяться амплитуды (спектральная огибающая) и фазы каждой моды измерительной оптической частотной гребёнки 3. Затем результат оптического измерения выводят после сравнения измерительной двойной оптической гребёнки 7 и опорной двойной оптической гребёнки 8, регистрируемых в радиочастотном диапазоне. Варианты выполнения, показанные на Фиг. 1-2, могут быть предпочтительными, если для оптического измерения в спектральном диапазоне, определяемом частотными гребёнками, требуется не только амплитудная, но и фазовая информация, поскольку сравнение измерительной двойной гребёнки 7 и опорной двойной гребёнки 8, объединенных после пропускания через среду 15 оптического измерения, является чувствительным к изменению амплитуды и фазы измерительной двойной гребёнки 7 в среде 15 оптического измерения. В варианте выполнения, показанном на Фиг. 1, используются два фотодетектора при одновременном измерении измерительной двойной гребёнки 7 и опорной двойной гребёнки 8, как в спектрометре, и среда 15 оптического измерения представляет собой газовую камеру или образец, через который осуществляется пропускание. Вариант выполнения, показанный на Фиг. 2, в котором имеется только один фотодетектор, может использоваться, когда происходит задержка измерительной двойной гребёнки 7 по сравнению с опорной двойной гребёнкой 8, что имеет место главным образом в дальномерных датчиках и лидарах, в которых среда 15 оптического измерения представляет собой свободное пространство на измеряемом расстоянии.FIG. 1-2 schematically shows one embodiment of the present invention, in which the first optical frequency comb 1, acting as a signal, is divided by means of a
В любом случае, специалист в данной области техники признает, что сам по себе тот факт, что какие-либо из вариантов выполнения, описанные в настоящей заявке, называются «преимущественными» или «предпочтительными» в определённом отношении, не означает, что такие варианты являются в общем случае «предпочтительными» по отношению к другим вариантам, описанным в данном документе.In any case, one skilled in the art recognizes that the mere fact that any of the embodiments described in this application are called “preferential” or “preferred” in some respects does not mean that such options are in general, “preferred” in relation to other options described in this document.
На Фиг. 3-4 схематично показан другой вариант выполнения, в котором оптические частотные гребёнки 1, 2 сначала объединяются в пучок 16 двойной оптической гребёнки посредством одного объединителя 11 пучка, затем пучок 16 двойной оптической гребёнки разделяется на измерительный пучок 17 двойной гребёнки и опорный пучок 18 двойной гребёнки посредством одного делителя 9 пучка. Пучок 17 двойных гребёнок, который изменяется в результате оптического измерения в среде 15 оптического измерения аналогично тому, что было описано выше с обращением к Фиг. 1-2, и опорный пучок 18 двойной гребёнки регистрируются двумя фотодетекторами 13, 14 (как показано на Фиг. 3) или одним фотодетектором 13 (как показано на Фиг. 4). Варианты выполнения, показанные на Фиг. 3-4, являются предпочтительными, когда для оптического измерения в спектральном диапазоне, определяемом гребёнками, необходима только амплитудная информация (т.е. изменение спектральной огибающей мод частотной гребёнки), поскольку сравнение измерительного пучка 17 двойной гребёнки и опорного пучка 18 двойной гребёнки, объединенных перед средой 15 оптического измерения, является нечувствительным к изменению фазы в среде 15 оптического измерения. Аналогично описанному выше, в варианте выполнения по Фиг. 3 используются два фотодетектора, когда измерительный пучок 17 двойной гребёнки, измененный после пропускания через среду 15 оптического измерения, и опорный пучок 18 двойной гребёнки измеряются одновременно, как в спектрометре. Вариант выполнения по Фиг. 4, в котором имеется только один фотодетектор, используется, когда имеет место задержка измерительного пучка 17 двойной гребёнки по сравнению с опорным пучком 18 двойной гребёнки.FIG. 3-4 schematically shows another embodiment in which optical frequency combs 1, 2 are first combined into a
Следует отметить, что Фиг. 1-4 являются чисто схематичными, и компоновка компонентов, представленных на Фиг. 1-4, ни в коем случае не предназначена для демонстрации фактической пространственной компоновки, которая может быть использована в вариантах выполнения настоящего изобретения на практике. Другие пространственные компоновки компонентов, упомянутых выше, могут быт очевидны специалисту в данной области техники.It should be noted that FIG. 1-4 are purely schematic, and the layout of the components shown in FIG. 1-4 is in no way intended to demonstrate the actual spatial layout that can be used in practice in embodiments of the present invention. Other spatial arrangements of the components mentioned above may be obvious to a person skilled in the art.
Фиг. 5-6 схематично иллюстрируют оптическую систему, реализующую настоящее изобретение, в которой реализовано генерирование первой и второй оптических частотных гребёнок 1, 2 с использованием оптических микрорезонаторов 21, 22.FIG. 5-6 schematically illustrate an optical system implementing the present invention, in which the generation of the first and second optical frequency chips 1, 2 using
В вариантах выполнения, показанных на Фиг. 5A-E, используется только один компактный лазер 19 с непрерывным излучением для накачки обоих оптических микрорезонаторов 21, 22.In the embodiments shown in FIG. 5A-E, only one
В случае, если излучение компактного лазера 19 с непрерывным излучением имеет спектральные компоненты, которые соответствуют резонансным частотам мод резонатора, не требуется электрооптический модулятор 23 (показанный пунктирной линией на Фиг. 5С).If the radiation of a compact laser with continuous radiation has spectral components that correspond to the resonant frequencies of the modes of the resonator, an electro-
В соответствии с аспектами настоящего изобретения, охарактеризованными в Раскрытии изобретения, способ согласно изобретению содержит генерирование первой оптической частотной гребёнки 1 и второй оптической частотной гребёнки 2, причём каждая из первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки имеет множество мод, разнесённых на первое значение и второе значение частоты, соответственно, причём первое значение и второе значение являются отличными друг от друга, причём упомянутое генерирование содержит ввод излучения по меньшей мере одного компактного лазера 19 с непрерывным излучением, имеющего спектральные компоненты, соответствующие резонансным частотам мод, ответственных за генерацию оптических частотных гребёнок, по меньшей мере в один оптический микрорезонатор 21 (Фиг. 5C), выполненный из материала, имеющего зависящий от интенсивности показатель преломления, при уровне мощности выше пороговой величины накачки, таким образом, чтобы обеспечить параметрически сгенерированные первую оптическую частотную гребёнку и вторую оптическую частотную гребёнку; и вывод первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки из по меньшей мере одного оптического микрорезонатора. В данном варианте выполнения также используется механизм 26 синхронизации, который синхронизирует частоты компактного лазера 19 с непрерывным излучением с соответствующими резонансными частотами по меньшей мере одного оптического микрорезонатора 21 (Фиг. 5C).In accordance with aspects of the present invention described in the present Disclosure, the method according to the invention comprises generating a first optical frequency comb 1 and a second optical frequency comb 2, each of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb having a plurality of modes separated by the second value of the frequency, respectively, with the first value and the second value being different from each other, and said generation contains input radiation of at least one
Как показано на Фиг. 5A, лазерный луч 24 вводится в оптические микрорезонаторы посредством элемента связи 27, а также выводится из оптических микрорезонаторов 21, 22 посредством того же элемента связи 27.As shown in FIG. 5A, the
В других вариантах выполнения, например как показано на Фиг. 5B, элемент связи 29 может быть выполнен с возможностью ввода лазерного луча 24 в оптические микрорезонаторы 21, 22.In other embodiments, for example, as shown in FIG. 5B, the
В варианте выполнения по Фиг. 5C используется только один элемент связи 27 как для ввода лазерного луча 24 в единственный оптический микрорезонатор 21 и вывода лазерного луча из оптического микрорезонатора 21.In the embodiment of FIG. 5C, only one
На Фиг. 5D проиллюстрирован вариант выполнения, в котором используются два оптических микрорезонатора 21, 22, и механизм 26 синхронизации синхронизирующий частоты компактного лазера 19 с непрерывным излучением с соответствующими резонансными частотами оптических микрорезонаторов 21, 22. В данном случае лазерное излучение из компактного лазера 19 с непрерывным излучением разделяется посредством делителя пучка (не показан) на лазерные лучи 24 и 25, которые вводятся в оптические микрорезонаторы 21, 22 посредством элементов связи 27, 28, соответственно.FIG. 5D illustrates an embodiment in which two
На Фиг. 5E показан другой вариант выполнения, в котором лазерное излучение из компактного лазера 19 с непрерывным излучением разделяется на лазерные лучи 24 и 25 посредством делителя пучка (не показан), используется механизм 26 синхронизации для синхронизации частот компактного лазера 19 с непрерывным излучением с соответствующими резонансными частотами оптических микрорезонаторов 21, 22, элементы связи 29, 30 вводят лазерные лучи 24, 25, соответственно, в оптические микрорезонаторы 21, 22, и элементы связи 31, 32 используются в данном варианте выполнения для вывода лазерных лучей из оптических микрорезонаторов 21, 22 соответственно.FIG. 5E shows another embodiment in which laser radiation from a
В соответствии с аспектом, способ содержит генерирование первой оптической частотной гребёнки 1 и второй оптической частотной гребёнки 2, причём каждая из первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки имеет множество мод, разнесённых на первое значение и второе значение частоты, соответственно, причём первое значение и второе значение отличны друг от друга, причём упомянутое генерирование содержит ввод по меньшей мере одного компактного лазера 19 с непрерывным излучением с электрооптически модулированным излучением 23 для генерирования боковых полос, соответствующих резонансным частотам мод, ответственных за генерирование оптических частотных гребёнок, в оптический микрорезонатор 21 (Фиг. 5C), выполненный из материала, имеющего зависящий от интенсивности показатель преломления, с уровнем мощности выше пороговой величины накачки, таким образом, чтобы обеспечить параметрически сгенерированные оптические частотные гребёнки; и вывод первой оптической частотной гребёнки и второй оптической частотной гребёнки из оптического микрорезонатора.In accordance with an aspect, the method comprises generating a first optical frequency comb 1 and a second optical frequency comb 2, each of the first optical frequency comb and the second optical frequency comb has a plurality of modes separated by a first value and a second frequency value, respectively, the first value and the second value is different from each other, with the said generation comprising inputting at least one
Результатом работы вариантов выполнения оптической системы, проиллюстрированных на Фиг. 5A-E, являются первая оптическая частотная гребёнка 1 и вторая оптическая частотная гребёнка 2. Варианты выполнения, показанные на Фиг. 5B, 5E, являются предпочтительными, если необходимо отфильтровать сгенерированные оптические частотные гребёнки 1, 2 от луча лазера накачки, что повышает точность измерения. С другой стороны, дополнительные элементы связи 31, 32, которые выводят оптические частотные гребёнки из оптических микрорезонаторов 21, 22, снижают нагруженную добротность оптических микрорезонаторов, причём данное снижение может быть негативным для определённых применений. Один оптический микрорезонатор 21 (Фиг. 5C), генерирующий две частотных гребёнки 1, 2 и накачиваемый одним компактным лазером 19 с непрерывным излучением, имеющим спектральные компоненты, соответствующие резонансным частотам для генерирования гребёнок, обеспечивает наиболее компактный источник двойных гребёнок, но возможное взаимное влияние частотных гребёнок, которое нежелательно для некоторых применений, требует генерирования отдельных оптических частотных гребёнок посредством двух оптических микрорезонаторов 21, 22.The result of the operation of embodiments of the optical system illustrated in FIG. 5A-E, are the first optical frequency comb 1 and the second optical frequency comb 2. The embodiments shown in FIG. 5B, 5E are preferred if it is necessary to filter the generated optical frequency racks 1, 2 from the pump laser beam, which improves the measurement accuracy. On the other hand,
Фиг. 6A-F схематично иллюстрируют генерирование первой и второй оптических частотных гребёнок 1, 2 с использованием двух компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением. В данном случае, опять же, в различных вариантах выполнения используется один оптический микрорезонатор 21 или два оптических микрорезонатора 21, 22. Опять же, как и на Фиг. 5A-E, описанных выше, элемент связи 27 или элементы связи 27, 28 могут использоваться как для ввода лазерного луча 24 или лазерных лучей 24, 25 в оптические микрорезонаторы 21, 22, так и для вывода их из оптических микрорезонаторов 21, 22, соответственно, или элемент связи 29 или элементы связи 29, 30 могут использоваться для ввода лазерного луча 24 или лазерных лучей 24, 25 в оптические микрорезонаторы 21, 22, соответственно, а элементы связи 31, 32 могут использоваться для вывода лазерного луча из микрорезонаторов 21, 22, соответственно.FIG. 6A-F schematically illustrate the generation of the first and second optical frequency racks 1, 2 using two
На Фиг. 6A показан вариант выполнения, в котором лазерные лучи 24, 25 подаются компактными лазерами 19, 20 с непрерывным излучением в элементы связи 29, 30, соответственно, которые вводят лазерные лучи 24, 25 в оптические микрорезонаторы 21, 22, соответственно. Показаны механизмы 26 синхронизации, каждый из которых предназначен для синхронизации частоты соответствующего одного из компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением с соответствующей резонансной частотой соответствующего одного из оптических микрорезонаторов 21, 22 для соответствующего одного из лазерных лучей 24, 25. Элементы связи 31, 32 выводят лазерные лучи из оптических микрорезонаторов 21, 22, соответственно.FIG. 6A shows an embodiment in which the
На Фиг. 6B структура оптической системы является в основном такой же, как описано выше с обращением к Фиг. 6A, за исключением того, что в варианте выполнения по Фиг. 6B используется только один элемент связи 31 для вывода лазерных лучей из оптических микрорезонаторов 21, 22.FIG. 6B, the structure of the optical system is basically the same as described above with reference to FIG. 6A, except that in the embodiment of FIG. 6B, only one
На Фиг. 6C показан вариант выполнения, в котором лазерные лучи 24, 25 подаются компактными лазерами 19, 20 с непрерывным излучением в элементы связи 27, 28, соответственно, которые выполнены с возможностью как ввода лазерных лучей 24, 25 в оптические микрорезонаторы 21, 22, так и вывода лазерных лучей из оптических микрорезонаторов 21, 22, соответственно. Опять же, показаны механизмы 26 синхронизации, каждый из которых предназначен для синхронизации частоты соответствующего одного из компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением с соответствующей резонансной частотой соответствующего одного из оптических микрорезонаторов 21, 22 для соответствующего одного из лазерных лучей 24, 25.FIG. 6C shows an embodiment in which the
На Фиг. 6D проиллюстрирован вариант выполнения, в котором лазерное излучение, обеспечиваемое двумя компактными лазерами 19, 20 с непрерывным излучением, объединяется в один лазерный луч 24, 25 посредством объединителя 11 пучка. Лазерный луч 24, 25 вводится в один оптический микрорезонатор 21 посредством одного элемента связи 27, который также используется для вывода лазерного луча из одного оптического микрорезонатора 21. Также показан один механизм 26 синхронизации, который синхронизирует частоты обоих из компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением с соответствующими резонансными частотами одного оптического микрорезонатора 21.FIG. 6D illustrates an embodiment in which the laser radiation provided by two
На Фиг. 6E показан другой вариант выполнения заявляемого изобретения, в котором представлена другая структура оптической системы. Вариант выполнения по Фиг. 6E основан на использовании двух компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением и одного оптического микрорезонатора 21, а также двух механизмов 26 синхронизации для синхронизации частот двух компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением с резонансными частотами одного оптического микрорезонатора 21. В данном варианте выполнения элемент связи 27 выполнен с возможностью ввода лазерного луча 24 от компактного лазера 19 с непрерывным излучением в оптический микрорезонатор 21, а элемент связи 29 выполнен с возможностью ввода лазерного луча 25 от компактного лазера 20 с непрерывным излучением в оптический микрорезонатор 21. В то же время, оба лазерных луча выводятся из одного оптического микрорезонатора 21 посредством элемента связи 27.FIG. 6E shows another embodiment of the claimed invention, in which another structure of the optical system is presented. The embodiment of FIG. 6E is based on the use of two
Фиг. 6F иллюстрирует вариант выполнения, в котором оптическая система, реализующая настоящее изобретение, содержит два компактных лазера 19, 20 с непрерывным излучением, один оптический микрорезонатор 21 и два механизма 26 синхронизации для синхронизации частот компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением с резонансной частотой одного оптического микрорезонатора 21 для каждого из лазерных лучей 24, 25, как в варианте выполнения по Фиг. 6E, описанном выше. В отличие от предыдущего варианта выполнения, на Фиг. 6F показаны элементы связи 27, 28, каждый из которых выполнен с возможностью ввода соответствующего одного из лазерных лучей 24, 25 в один оптический микрорезонатор 21 и вывода его из оптического микрорезонатора 21, соответственно.FIG. 6F illustrates an embodiment in which the optical system implementing the present invention comprises two
Два компактных лазера 19, 20 с непрерывным излучением из вариантов выполнения, представленных на Фиг. 6A-F, могут быть использованы, когда необходим более мощный луч лазерной накачки или более мощные сгенерированные оптические частотные гребёнки. Варианты выполнения отличаются друг от друга по компактности, нагруженной добротности микрорезонаторов, чистоте генерируемых оптических гребёнок от излучения накачки, взаимному влиянию оптических частотных гребёнок и/или лазеров. Выбор определённого варианта выполнения зависит от конкретного применения заявляемого изобретения.Two
Следует отметить, что компоновки компонентов оптической системы, реализующей настоящее изобретение, показанные на Фиг. 5 и 6, являются чисто схематичными, и что Фиг. 5 и 6 ни в коем случае не предназначены для того, чтобы отражать фактическую пространственную компоновку компонентов оптической системы, при этом различные пространственные компоновки компонентов, описанных выше, могут быть очевидными специалисту в данной области техники в той мере, в которой взаимодействия между этими компонентами соответствуют тому, что описано выше. В частности, хотя на Фиг. 5 и 6 оптические микрорезонаторы 21, 22 указаны кружками, которые расположены рядом друг с другом, но отдельно друг от друга, специалисту в данной области техники будет понятно, что в предпочтительном варианте выполнения заявляемого изобретения оптические микрорезонаторы 21, 22 могут быть размещены друг над другом на общей оси 33 вращения, как описано ниже. Как указано выше, механизм 26 синхронизации синхронизирует частоты компактных лазеров 19, 20 с непрерывным излучением с резонансными частотами соответствующих оптических микрорезонаторов 21, 22. На практике по меньшей мере в одном из вариантов выполнения механизм 26 синхронизации может быть основан на инжекционной синхронизации путём ввода света, обратно рассеиваемого в оптических микрорезонаторах 21, 22, обратно в компактные лазеры 19, 20 с непрерывным излучением. Как показано выше, на Фиг. 5C и 6D, E, F оптические частотные гребёнки 1, 2, имеющие различное расстояние между модами, генерируются в одном оптическом микрорезонаторе 21. По меньшей мере в одном из вариантов выполнения оптические частотные гребёнки 1, 2 могут соответствовать различным наборам резонансных мод. Оптические частотные гребёнки 1, 2, генерируемые в результате работы вариантов выполнения оптической системы, проиллюстрированной на Фиг. 5 и 6, затем объединяются в двойные гребёнки для измерения и гетеродинирования в соответствии со схемами, которые описаны выше с обращением к Фиг. 1-4.It should be noted that the arrangements of the components of the optical system implementing the present invention shown in FIG. 5 and 6 are purely schematic, and that FIG. 5 and 6 are in no way intended to reflect the actual spatial layout of the components of the optical system, with different spatial layouts of the components described above may be obvious to a person skilled in the art to the extent that the interactions between these components correspond what is described above. In particular, although in FIG. 5 and 6,
Фиг. 7 схематично иллюстрирует один из возможных вариантов выполнения двойного оптического микрорезонатора в соответствии с настоящим изобретением. На Фиг. 7 оптические микрорезонаторы 21, 22, реализованные в форме тел вращения, выполненные из одного кристалла на одном цилиндре, расположены друг над другом и имеют одну общую ось 33 вращения. Специалисту в данной области техники будет очевидно, что такая компоновка оптических микрорезонаторов 21, 22 приведена только в качестве примера и ни в коем случае не предназначена для ограничения объёма заявляемого изобретения таким частным вариантом выполнения, однако такой вариант выполнения можно рассматривать как обладающий преимуществами и/или предпочтительный в определённых отношениях, в частности, среди прочего, поскольку он может способствовать компактности источника оптических частотных гребёнок согласно изобретению.FIG. 7 schematically illustrates one of the possible embodiments of a dual optical microcavity in accordance with the present invention. FIG. 7,
Фиг. 8 иллюстрирует способ ввода лазерных лучей в оптический микрорезонатор в соответствии с примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, в котором лазерные лучи вводятся в структуру двойного оптического микрорезонатора посредством конических волокон, которые обычно имеют форму биконического волокна с узкой частью, имеющей характерный размер ~1 мкм, изготовленного химическим травлением или вытягиванием под нагревом одномодового оптоволокна. На Фиг. 8, лазерный луч 24, 25 вводится в структуру двойного оптического микрорезонатора, содержащую оптические микрорезонаторы 21, 22, посредством двух конических волокон 34, 35, которые контактируют с оптическими микрорезонаторами своими узкими частями. Этот пример соответствует схемам оптической системы, которая реализует генерирование оптических частотных гребёнок, в соответствии с Фиг. 5D, 6C.FIG. 8 illustrates a method for introducing laser beams into an optical microcavity in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, in which laser beams are introduced into a dual optical microcavity structure by means of conical fibers, which usually have the shape of a biconical fiber with a narrow portion having a characteristic size of ~ 1 μm, made by chemical etching or extrusion under heating of a single-mode optical fiber. FIG. 8, the
Фиг. 9 иллюстрирует другой возможный способ ввода лазерных лучей в оптический микрорезонатор в соответствии с примерным вариантом выполнения настоящего изобретения, в котором лазерные лучи вводятся в структуру двойного оптического микрорезонатора посредством призмы. На Фиг. 9 лазерный луч 24 вводится в структуру двойного оптического микрорезонатора, содержащую оптические микрорезонаторы 21, 22, через одну оптическую призму связи 36. Клиновидный делитель 38 пучка, наполовину введённый в лазерный луч 24, разделяет лазерный луч 24 путём отклонения его части на определённый угол, и имеется фокусирующая линза 37, которая фокусирует лазерный луч перед его попаданием в оптическую призму связи 36. В данной схеме необходима только одна соединительная призма для двух оптических микрорезонаторов.FIG. 9 illustrates another possible method for introducing laser beams into an optical microcavity in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, in which laser beams are introduced into a dual optical microcavity structure by means of a prism. FIG. 9, the
Специалисту в данной области техники будет понятно, что Фиг. 8 и 9 демонстрируют лишь два из множества возможных примеров материально-технических средств, которые могут вводить лазерные лучи в структуру двойного оптического микрорезонатора, как описано выше. Примеры, представленные на Фиг. 8 и 9, ни в коем случае не предназначены для ограничения объёма вариантов выполнения настоящего изобретения.One skilled in the art will appreciate that FIG. 8 and 9 show only two of the many possible examples of material and technical means that can introduce laser beams into the structure of a dual optical microresonator, as described above. The examples shown in FIG. 8 and 9 are in no way intended to limit the scope of embodiments of the present invention.
Выше приведено подробное описание конкретных примерных вариантов выполнения изобретения, которые предназначены для иллюстрации, но не для ограничения материально-технических средств, которые реализуют источник двойной оптической гребёнки и способ гетеродинного детектирования с использованием упомянутого источника двойной оптической гребёнки, их функциональные свойства и взаимосвязь между ними, а также режим работы источника двойной оптической гребёнки и способа гетеродинного детектирования. Другие варианты выполнения, которые входят в объём настоящего изобретения, могут стать очевидными специалисту в данной области техники после внимательного прочтения приведённого выше описания с обращением к сопровождающим чертежам, и все такие очевидные модификации, изменения и/или эквивалентные замены считаются входящими в объём настоящего изобретения. Порядок, в котором этапы способа согласно изобретению указаны в формуле, не обязательно определяет фактическую последовательность, в которой предполагается выполнение этапов способа, и некоторые этапы способа могут быть выполнены по существу одновременно, один за другим или в любой надлежащей последовательности, если иное не указано конкретно и/или не обусловлено контекстом настоящего изобретения. Определённые этапы способа также могут выполняться однократно или любое другое надлежащее количество раз, даже если это и не определено в формуле изобретения или где-либо ещё в материалах заявки.The above is a detailed description of specific exemplary embodiments of the invention, which are intended to illustrate, but not to limit the material and technical means that implement the source of the dual optical comb and the method of heterodyne detection using the said source of the double optical comb, their functional properties and the relationship between them, as well as the mode of operation of the source of the double optical comb and method of heterodyne detection. Other embodiments that are within the scope of the present invention may become apparent to a person skilled in the art after carefully reading the above description with reference to the accompanying drawings, and all such obvious modifications, changes, and / or equivalent replacements are considered to be within the scope of the present invention. The order in which the steps of the method according to the invention are indicated in the formula does not necessarily determine the actual sequence in which the steps of the method are intended to be carried out, and some steps of the method can be performed substantially simultaneously, one after the other or in any appropriate sequence, unless otherwise specified and / or not subject to the context of the present invention. Certain steps of the method may also be performed once or any other appropriate number of times, even if it is not defined in the claims or elsewhere in the application materials.
Все непатентные источники информации, а также патентная литература, приведённые и рассмотренные в данном документе, настоящим включены в настоящее описание путём ссылки, насколько это применимо.All non-patent sources of information, as well as the patent literature cited and discussed in this document, are hereby incorporated into this description by reference as far as applicable.
При том, что настоящее изобретение было показано и описано с обращением к различным вариантам его выполнения, специалисту в данной области техники будет понятно, что в нем могут быть выполнены различные изменения в форме и в подробностях, не выходящие за рамки объёма настоящего изобретения, который определяется только приложенной формулой изобретения и её эквивалентами.While the present invention has been shown and described with reference to the various options for its implementation, a person skilled in the art will appreciate that various changes in form and in detail can be made therein without departing from the scope of the present invention, which is defined only by the attached claims and their equivalents.
Список литературыBibliography
[1] A. Hugi и др. All solid state mid-infrared dual-comb spectroscopy platform based on QCL technology\\ Proc. Of SPIE Vol. 9370, 93701, 2015 г.[1] A. Hugi et al. All solid state spectroscopy technology based on QCL technology \\ Proc. Of SPIE Vol. 9370, 93701, 2015
[2] G. Villares и др. Dual-comb spectroscopy based on quantum-cascade-laser frequency combs \\ Nature Communications, 5:5192, 2014 г.[2] G. Villares et al. Dual-comb spectroscopy based on quantum-laser frequency combs \\ Nature Communications, 5: 5192, 2014
[3] C. Weimann и др. Silicon Photonics Integrated Circuit for Fast Distance Measurement with Frequency Combs \\ CLEO 2014 OSA[3] C. Weimann et al. Silicone Photonics Integrated Circuit for Frequency Combs \\ CLEO 2014 OSA
[4] Avik Dutt и др. Spectrally Generation of Dual Frequency Combs using Cascaded Microring Resonators \\ CLEO: 2016 OSA[4] Avik Dutt et al. Spectrally Generation of Dual Frequency Combs using Cascaded Microring Resonators \ CLEO: 2016 OSA
[5] Myoung-Gyun Suh и др. Microresonator Soliton Dual-Comb Spectroscopy \\ arXiv:1607.08222v1[5] Myoung-Gyun Suh et al. Microresonator Soliton Dual-Comb Spectroscopy \ arXiv: 1607.08222v1
[6] US 2014/0192363 A1, Spectroscopy assembly, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Menlo Systems GmbH[6] US 2014/0192363 A1, Spectroscopy assembly, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Menlo Systems GmbH
[7] US 8111722 B1, Low-noise RF oscillation and optical comb generation based on nonlinear optical resonator, OEwaves, Inc.[7] US 8111722 B1, Low-noise RF Optical Resonator, OEwaves, Inc.
[8] W. Liang и др. Spectrally Pure RF Photonics Source Based on a Resonant Optical Hyper-Parametric Oscillator \\ Proc. of SPIE, Vol. 8960, 896010, 2010 г.[8] W. Liang et al. Spectral Hyper-Parametric Oscillator \\ Proc. of SPIE, Vol. 8960, 896010, 2010
[9] W. Liang и др. High spectral purity Kerr frequency comb radio frequency photonic oscillator \\ Nature Communications, 6:7957, август 2015 г.[9] W. Liang et al. High spectral purity frequency frequency radio frequency photonic oscillator \\ Nature Communications, 6: 7957, August 2015
Claims (74)
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118907A RU2684937C2 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Compact device based on source of double combs using optical micro-resonators and method of heterodine detection in metrological applications |
| KR1020170091054A KR102360033B1 (en) | 2017-05-31 | 2017-07-18 | Optical dual-comb source including optical microresonator |
| US15/870,322 US10224688B2 (en) | 2017-05-31 | 2018-01-12 | Optical dual-comb source apparatuses including optical microresonator |
| EP20150667.2A EP3657243B1 (en) | 2017-05-31 | 2018-02-28 | Optical dual-comb source apparatuses including two optical microresonators |
| EP18159036.5A EP3410185B1 (en) | 2017-05-31 | 2018-02-28 | Optical dual-comb source apparatuses including optical microresonator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017118907A RU2684937C2 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Compact device based on source of double combs using optical micro-resonators and method of heterodine detection in metrological applications |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017118907A RU2017118907A (en) | 2018-11-30 |
| RU2017118907A3 RU2017118907A3 (en) | 2018-11-30 |
| RU2684937C2 true RU2684937C2 (en) | 2019-04-16 |
Family
ID=64576939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017118907A RU2684937C2 (en) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | Compact device based on source of double combs using optical micro-resonators and method of heterodine detection in metrological applications |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102360033B1 (en) |
| RU (1) | RU2684937C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2710002C1 (en) * | 2019-03-27 | 2019-12-23 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Compact device with lasers with multiple longitudinal modes, stabilized high-quality micro-resonators with generation of optical frequency combs |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8111722B1 (en) * | 2008-03-03 | 2012-02-07 | Oewaves, Inc. | Low-noise RF oscillation and optical comb generation based on nonlinear optical resonator |
| US20140192363A1 (en) * | 2011-04-29 | 2014-07-10 | Tobias Kippenberg | Spectroscopy assembly |
| US20150236789A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-08-20 | Kerry VAHALA | Dual-frequency optical source |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2167921A4 (en) * | 2007-06-26 | 2013-12-04 | Univ Laval | Referencing of the beating spectra of frequency combs |
| FI127382B (en) * | 2015-09-11 | 2018-04-30 | Univ Helsinki | Method and apparatus for generating a frequency comb using an optical manipulator |
-
2017
- 2017-05-31 RU RU2017118907A patent/RU2684937C2/en active
- 2017-07-18 KR KR1020170091054A patent/KR102360033B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8111722B1 (en) * | 2008-03-03 | 2012-02-07 | Oewaves, Inc. | Low-noise RF oscillation and optical comb generation based on nonlinear optical resonator |
| US20140192363A1 (en) * | 2011-04-29 | 2014-07-10 | Tobias Kippenberg | Spectroscopy assembly |
| US20150236789A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-08-20 | Kerry VAHALA | Dual-frequency optical source |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Myoung-Gyun Suh и др. "Microresonator soliton dual-comb spectroscopy", SCIENCE, т. 354, No 6312, 2016 г. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017118907A (en) | 2018-11-30 |
| RU2017118907A3 (en) | 2018-11-30 |
| KR102360033B1 (en) | 2022-02-08 |
| KR20180131308A (en) | 2018-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7248370B2 (en) | Small microresonator frequency comb | |
| Hao et al. | Recent advances in optoelectronic oscillators | |
| Zou et al. | Optoelectronic oscillators (OEOs) to sensing, measurement, and detection | |
| US9100129B2 (en) | Optical coherent receiver with local oscillator laser having hybrid cavity | |
| AU2007302314B2 (en) | Method and device for generating a synthetic wavelength | |
| Savchenkov et al. | Kerr combs with selectable central frequency | |
| EP3410185B1 (en) | Optical dual-comb source apparatuses including optical microresonator | |
| US8681827B2 (en) | Generation of single optical tone, RF oscillation signal and optical comb in a triple-oscillator device based on nonlinear optical resonator | |
| CN107124910A (en) | stable microwave frequency source | |
| WO2013003859A2 (en) | Compact optical atomic clocks and applications based on parametric nonlinear optical mixing in whispering gallery mode optical resonators | |
| WO2013148757A1 (en) | Methods for precision optical frequency synthesis and molecular detection | |
| KR101544962B1 (en) | Transmission-type Interference Apparatus using Optical Fibers for Measuring Geometrical Thickness and Refractive index | |
| US20150331109A1 (en) | System and method for high-precision optical measurement of distances | |
| Chen et al. | Invited Article: Time-bin entangled photon pairs from Bragg-reflection waveguides | |
| Zhuang et al. | Electro‐Optic Frequency Combs: Theory, Characteristics, and Applications | |
| Lai et al. | 780 nm narrow-linewidth self-injection-locked WGM lasers | |
| RU2684937C2 (en) | Compact device based on source of double combs using optical micro-resonators and method of heterodine detection in metrological applications | |
| Wei et al. | Self-forced silicon photonic integrated optoelectronic oscillators using high-Q filtering delay lines | |
| Savchenkov et al. | Spectral purity improvement in flickering self-injection locked lasers | |
| JP6961185B1 (en) | Optical comb generator controller | |
| Lawall | Interferometry for accurate displacement metrology | |
| GB2502701A (en) | Tunable multispectral laser source | |
| Nie et al. | Turnkey photonic flywheel in a Chimera cavity | |
| Ayotte et al. | Compact silicon photonics-based multi laser module for sensing | |
| JP2003322589A (en) | Method and instrument for measuring brillouin spectrum distribution |