Baru-baru ini, Nature Communications menerbitkan karya penelitian fotonik yang penting. Sebuah tim peneliti dari CREOL College of Optics and Photonics di University of Central Florida dan institusi lainnya secara inovatif mengusulkan dan secara eksperimental merealisasikan rongga Fabry-Pérot (FP) yang bebas resonansi.
Dengan menggunakan topeng fase holografik intracavity untuk memanipulasi momentum sudut orbital (OAM) berkas cahaya, penelitian ini mencapai peningkatan urutan bertahap mode Laguerre – Gauss (LG) yang tidak dibatasi. Pendekatan ini secara mendasar mematahkan karakteristik resonansi diskrit dari resonator optik tradisional, menciptakan rongga optik baru yang hampir kebal terhadap gangguan panjang rongga. Ini membuka jalan baru untuk penginderaan optik berstabilitas tinggi, laser cahaya terstruktur, dan penelitian fotonik non-Hermitian.
1. Latar Belakang Penelitian dan Tantangan yang Ada Rongga resonansi Fabry-Pérot (FP) tradisional adalah perangkat inti mendasar dalam teknologi laser, penginderaan presisi optik, optik kuantum, dan deteksi foton. Namun, hal ini mempunyai keterbatasan yang melekat dan tidak dapat dihindari:
1. Hanya menghasilkan puncak resonansi pada beberapa panjang gelombang tertentu, sehingga menghasilkan bandwidth operasi yang sempit.
2. Sangat sensitif terhadap variasi panjang rongga; getaran dan fluktuasi suhu keduanya menyebabkan penyimpangan panjang gelombang resonansi, menurunkan akurasi penginderaan dan stabilitas laser.
Upaya sebelumnya untuk meningkatkan kinerja melalui rekayasa dispersi dan pembentukan bidang optik intracavity telah gagal menghilangkan ketergantungan panjang rongga dan resonansi diskrit secara mendasar, sehingga sangat membatasi aplikasi praktis.2. Desain Inovatif Inti dan Prinsip KerjaPenelitian ini melepaskan diri dari cara konvensional memodifikasi resonator melalui regulasi dispersi. Sebaliknya, ia secara inovatif memulai dengan manipulasi mode spasial pada bidang optik dan secara mendasar menghilangkan resonansi dari mekanisme fisik.
Tim peneliti mengintegrasikan masker fase holografik (HPM) di dalam rongga FP planar kompak sebagai elemen inti untuk konversi mode. Ia meninggalkan mode Hermite–Gauss (HG) yang umum digunakan dan mengadopsi mode Laguerre–Gauss (LG) yang membawa momentum sudut orbital (OAM) sebagai basis propagasi.
Mode LG tingkat tinggi yang dihasilkan selama evolusi menampilkan ortogonalitas yang melekat, yang mematahkan kondisi interferensi koheren dari beberapa berkas intracavity. Puncak resonansi diskrit dari rongga konvensional sepenuhnya ditekan, memungkinkan rongga tersebut mencapai respons spektral broadband yang datar dan bebas resonansi.
Perbedaan utama antara kedua mode tersebut:
1. Mode HG: Satu komponen hanya dapat beralih di antara dua mode tetap, tidak dapat mencapai peningkatan pesanan berkelanjutan, sehingga resonansi tidak dapat dihilangkan.
2. Mode LG-OAM: Eskalasi berkelanjutan dari semua pesanan modal dapat diwujudkan hanya dengan satu masker fase, yang menampilkan struktur sederhana dan integrasi yang mudah.
3. Hasil Eksperimen dan Sorotan Inti Tim membuat topeng fase holografik menggunakan kaca fototermorefraktif dan merealisasikan konversi mode broadband melalui kisi-kisi volume Bragg. Efisiensi konversi rata-rata mode LG melebihi 87,5% dengan distorsi fase rendah, memungkinkan propagasi ortogonal mode tingkat tinggi.
Perbandingan eksperimental menunjukkan bahwa rongga FP tradisional menunjukkan puncak resonansi yang terpisah, dan spektrumnya melayang secara signifikan seiring dengan perubahan panjang rongga. Sebaliknya, rongga bebas resonansi baru sepenuhnya menghilangkan puncak resonansi, menghadirkan respons spektral datar yang konsisten dengan spektrum masukan. Ia mempertahankan kinerja yang stabil bahkan ketika panjang rongga bervariasi dalam rentang 350%, menunjukkan kekebalan yang sangat baik terhadap gangguan eksternal. Ketika cahaya Gaussian disuntikkan, mode LG orde ke-19 dapat diaktifkan tanpa menghasilkan resonansi pada urutan apa pun, yang sepenuhnya memverifikasi efektivitas mekanisme bebas resonansi.
Hak Cipta @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Modul Serat Optik Cina, Produsen Laser Gabungan Serat, Pemasok Komponen Laser Semua Hak Dilindungi Undang-Undang.
