Ученые из России и Швейцарии подобрали новый метод спектрального анализа

29.09.2016

Физики Московского государственного университета и Российского квантового центра Сколково совместно со специалистами из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) представили публикацию в научном журнале Nature Physics. В публикации представлены результаты исследований и практических опытов с микрорезонаторами, изготовленными из кристаллов фторида магния (MgF2) и нитрида кремния (Si3N4). Цель работы — выработать метод последовательного сокращения импульсов-солитонов в микрорезонаторах, а в идеале — свести его к единице. Практическое применение результатов исследований можно найти в молекулярной спектроскопии, когерентной передачи данных и астрофизике.


Схематичное изображение резонатора на Si3N4 кристалле на чип-подложке

Фото MgF2 резонатора


Солитон — это «уединённая» волна. Впервые «уединённую» волну наблюдал Джон Скотт Рассел в 1834 году. По каналу, соединяющему Эдинбург и Глазго, двигалась баржа, после внезапной остановки масса воды собралась у носа корабля, а потом устремилась вперёд, приняв вид одиночной волны. Не теряя своей скорости, вода продолжала двигаться по каналу, постепенно уменьшаясь на протяжении двух миль. И это явление применимо не только к водной стихии, но и к нервным импульсам, нарушениям периодичности решётки кристаллов, — все это солитоны.

 

Схематичное изображение установки используемой в опыте


Учёные в своём эксперименте направили лазерный луч (CW pump) через кольцевую ловушку (резонатор), фотоны начинают двигаться внутри него по кругу, отражаясь от стенок. Вследствие чего образуется неизвестное число солитонов. Постепенно изменяя частоту лазера векторным анализатором (VNA), можно «убрать» солитоны один за другим, сведя к одному-единственному. Один солитон имеет чистый спектр, который легко измерить спектрометром (OSA) на выходе. Добавив угловую модуляцию к входному сигналу, физики наблюдали изменения в реальном времени. Результат замеров может служить очень точной линейкой для оптических спектров.


Полученную методику можно использовать, например, при замере спектра неизвестного вещества. Пропустив два солитона через исследуемую среду по оптоволокну, на выходе их спектр будет изменен определенными линиями поглощения, которые могут быть измерены. Накладывая гребенки солитонов друг на друга, можно измерить  малочастотные оптические величины.



акция сервис-центра написать нам скачать каталог заказать звонок