ຟຣີ Fabry-Perot Cavity

ບໍ່ດົນມານີ້, Nature Communications ໄດ້ພິມເຜີຍແຜ່ວຽກງານການຄົ້ນຄວ້າການຖ່າຍຮູບທີ່ໂດດເດັ່ນ. ທີມວິໄຈຈາກ CREOL College of Optics and Photonics ຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Central Florida ແລະສະຖາບັນອື່ນໆ ໄດ້ສະເໜີ ແລະທົດລອງສ້າງການຄົ້ນພົບຊ່ອງຫວ່າງ Fabry-Pérot (FP) ທີ່ບໍ່ມີສຽງສະທ້ອນ.

ໂດຍການໃຊ້ໜ້າກາກໄລຍະ holographic intracavity ເພື່ອໝູນໃຊ້ຊ່ວງໄລຍະວົງໂຄຈອນຂອງວົງໂຄຈອນ (OAM) ຂອງສາຍແສງ, ການສຶກສາໄດ້ບັນລຸການເລື່ອນຂັ້ນເທື່ອລະກ້າວທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ຈຳກັດຂອງໂໝດ Laguerre–Gauss (LG). ວິທີການນີ້ທໍາລາຍພື້ນຖານຂອງ resonance discrete ຂອງ resonators optical ແບບດັ້ງເດີມ, ການສ້າງຊ່ອງ optical ໃຫມ່ທີ່ມີພູມຕ້ານທານກັບ proturbations ຄວາມຍາວຕາມໂກນ. ມັນເປີດເສັ້ນທາງອັນໃໝ່ສຳລັບການຮັບຮູ້ແສງທີ່ມີຄວາມໝັ້ນຄົງສູງ, ເລເຊີແສງທີ່ມີໂຄງສ້າງ, ແລະການຄົ້ນຄວ້າການຖ່າຍຮູບທີ່ບໍ່ແມ່ນ Hermitian.

1. ຄວາມເປັນມາຂອງການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ສິ່ງທ້າທາຍທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ The traditional Fabry-Pérot (FP) resonant cavity ເປັນອຸປະກອນຫຼັກພື້ນຖານໃນເຕັກໂນໂລຊີ laser, optical precision sensing, quantum optics and photon detection. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມັນມີຂໍ້ຈໍາກັດທີ່ເກີດຂື້ນແລະບໍ່ສາມາດຫຼີກເວັ້ນໄດ້:

1. ມັນພຽງແຕ່ສ້າງ resonant peaks ຢູ່ໃນ wavelengths ສະເພາະຈໍານວນຫນ້ອຍ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ແບນວິດປະຕິບັດງານແຄບ.

2. ມັນມີຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ສຸດຕໍ່ກັບການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມຍາວຕາມໂກນ; ການສັ່ນສະເທືອນແລະການເຫນັງຕີງຂອງອຸນຫະພູມທັງສອງເຮັດໃຫ້ເກີດການລອຍລົມຂອງຄວາມຍາວຄື່ນ resonant, degrading sensing ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງ laser.

ຄວາມພະຍາຍາມທີ່ຜ່ານມາເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບໂດຍຜ່ານວິສະວະກໍາ dispersion ແລະ intracavity optical ຮູບຮ່າງພາກສະຫນາມໄດ້ລົ້ມເຫລວໂດຍພື້ນຖານການລົບລ້າງການເອື່ອຍອີງຄວາມຍາວຕາມໂກນແລະ resonance discrete, ຈໍາກັດຫຼາຍຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພາກປະຕິບັດ. ການອອກແບບນະວັດຕະກໍາຫຼັກແລະຫຼັກການການເຮັດວຽກການຄົ້ນຄວ້ານີ້ແຍກອອກຈາກເສັ້ນທາງທໍາມະດາຂອງການດັດແປງ resonators ຜ່ານລະບຽບການກະຈາຍ. ແທນທີ່ຈະ, ການປະດິດສ້າງໃຫມ່ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການຫມູນໃຊ້ຮູບແບບທາງກວ້າງຂອງພື້ນທີ່ຂອງພາກສະຫນາມ optical ແລະລົບລ້າງການສະທ້ອນຈາກກົນໄກທາງດ້ານຮ່າງກາຍໂດຍພື້ນຖານ.

ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ປະສົມປະສານຫນ້າກາກໄລຍະ holographic (HPM) ພາຍໃນຊ່ອງສຽບ FP Planar ທີ່ຫນາແຫນ້ນເປັນອົງປະກອບຫຼັກສໍາລັບການປ່ຽນຮູບແບບ. ມັນປະຖິ້ມໂຫມດ Hermite-Gauss (HG) ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປແລະຮັບຮອງເອົາໂຫມດ Laguerre-Gauss (LG) ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວເປັນລ່ຽມວົງໂຄຈອນ (OAM) ເປັນພື້ນຖານການຂະຫຍາຍພັນ.

ໂໝດ LG ທີ່ມີລຳດັບທີ່ສູງກວ່າທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການວິວັດທະນາການລັກສະນະທາງຂວາງທີ່ເກີດມາ, ເຊິ່ງທຳລາຍສະພາບການແຊກແຊງທີ່ສອດຄ່ອງກັນຂອງລຳແສງ intracavity ຫຼາຍອັນ. ລະດັບສູງສຸດຂອງ resonant ທີ່ບໍ່ຊ້ໍາກັນຂອງຢູ່ຕາມໂກນທໍາມະດາແມ່ນຖືກສະກັດກັ້ນຢ່າງສົມບູນ, ເຮັດໃຫ້ມັນຢູ່ຕາມໂກນສາມາດບັນລຸການຕອບສະຫນອງຄວາມຮາບພຽງທັງຫມົດ, ບໍ່ມີ resonance spectral spectral broadband.

ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ ສຳ ຄັນລະຫວ່າງສອງໂຫມດ:

1. ໂຫມດ HG: ອົງປະກອບດຽວພຽງແຕ່ສາມາດສະຫຼັບລະຫວ່າງສອງໂຫມດຄົງທີ່, ບໍ່ສາມາດບັນລຸການເພີ່ມຂຶ້ນຄໍາສັ່ງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ດັ່ງນັ້ນ resonance ບໍ່ສາມາດຖືກລົບລ້າງ.

2. ໂຫມດ LG-OAM: ການເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງຄໍາສັ່ງ modal ທັງຫມົດສາມາດຖືກຮັບຮູ້ໄດ້ດ້ວຍຫນ້າກາກໄລຍະດຽວ, ມີໂຄງສ້າງທີ່ງ່າຍດາຍແລະການເຊື່ອມໂຍງທີ່ງ່າຍດາຍ.

3. ຜົນໄດ້ຮັບຈາກການທົດລອງ ແລະຈຸດເດັ່ນຫຼັກ ທີມງານໄດ້ຜະລິດໜ້າກາກໄລຍະ holographic ໂດຍໃຊ້ແກ້ວ photothermorefractive ແລະຮັບຮູ້ການແປງຮູບແບບ broadband ຜ່ານປະລິມານ Bragg gratings. ປະສິດທິພາບການແປງສະເລ່ຍຂອງໂໝດ LG ເກີນ 87.5% ດ້ວຍການບິດເບືອນໄລຍະຕໍ່າ, ເຮັດໃຫ້ການຂະຫຍາຍພັນແບບ orthogonal ຂອງໂໝດສັ່ງສູງ.

ການປຽບທຽບແບບທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຊ່ອງຄອດ FP ແບບດັ້ງເດີມສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຈຸດສູງສຸດຂອງ resonant ທີ່ບໍ່ຊ້ໍາກັນ, ແລະ spectra ຂອງພວກມັນລອຍໄປຢ່າງຫຼວງຫຼາຍກັບການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມຍາວຂອງຊ່ອງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຊ່ອງຄອດທີ່ບໍ່ມີສຽງສະທ້ອນໃໝ່ຈະກໍາຈັດຈຸດສູງສຸດທີ່ສະທ້ອນອອກມາໄດ້ຢ່າງສົມບູນ, ນໍາສະເຫນີການຕອບສະ ໜອງ spectral ຮາບພຽງທີ່ສອດຄ່ອງກັບສະເປກຂາເຂົ້າ. ມັນຮັກສາປະສິດທິພາບທີ່ຫມັ້ນຄົງເຖິງແມ່ນວ່າໃນເວລາທີ່ຄວາມຍາວຢູ່ຕາມໂກນແຕກຕ່າງກັນໃນໄລຍະ 350%, ສະແດງໃຫ້ເຫັນພູມຕ້ານທານທີ່ດີເລີດຕໍ່ການລົບກວນພາຍນອກ. ເມື່ອແສງ Gaussian ຖືກສີດ, ເຖິງ 19th-order LG modes ສາມາດຕື່ນເຕັ້ນໂດຍບໍ່ມີການສ້າງ resonance ໃນຄໍາສັ່ງໃດໆ, ເຊິ່ງຢືນຢັນຢ່າງເຕັມສ່ວນປະສິດທິພາບຂອງກົນໄກທີ່ບໍ່ມີ resonance.