Geluidsarme microgolfsignalen zijn van cruciaal belang in tal van toepassingen zoals hogesnelheidstelecommunicatie en ultrasnelle gegevensverwerking. conventioneel, dergelijke signalen worden gegenereerd met omvangrijke en delicate microgolfoscillatoren die niet geschikt zijn voor buitentoepassingen. Maar onlangs, natuurkundigen hebben een mogelijk alternatief onderzocht:hoogwaardige microgolfopwekking met behulp van optische microresonatorfrequentiekammen.

Zich baserend op de hoge optische frequentie en spectrale zuiverheid van laservelden, optische microresonatoren kunnen op een compacte en efficiënte manier geluidsarme microgolven genereren. Maar een microresonator kan meestal alleen microgolven genereren met een zeer beperkte frequentieafstembaarheid. De reden is dat de microgolffrequentie afhangt van de grootte van de resonator, die zelf niet erg afstembaar is.

Publiceren in wetenschappelijke vooruitgang , onderzoekers van Tobias Kippenberg's lab bij EPFL, Trinity College Dublin (TCD), en Dublin City University (DCU) hebben nu een nieuwe techniek ontwikkeld voor het genereren van variabele geluidsarme microgolven met een enkele optische microresonator.

De aanpak injecteert een microresonatorfrequentiekam in een compacte laser waarvan de intensiteit wordt gemoduleerd door een standaard microgolfoscillator. Door de modulatiefrequentie te dwingen een subharmonische frequentie van de microgolf te volgen die wordt geproduceerd door de microresonatorfrequentiekam, het team heeft met succes nieuwe microgolven gegenereerd waarvan de frequenties aanzienlijk kunnen worden gevarieerd.

In aanvulling, de nieuw gegenereerde microgolven vertonen veel lagere faseruisniveaus dan die van een microresonatorfrequentiekamoscillator en kant-en-klare microgolfoscillatoren. Dit mechanisme, frequentiedeling genoemd, wordt gebruikt om de frequentiezuiverheid van een optisch signaal over te dragen naar het microgolfdomein.

De ontwikkelde techniek maakt de overdracht van spectrale zuiverheid tussen verschillende microgolfsignalen mogelijk. "Traditioneel, het uitvoeren van een perfecte microgolffrequentieverdeling op een variabele manier was niet eenvoudig, " legt Dr. Wenl Weng uit, die de studie leidde. "Dankzij de snel gemoduleerde halfgeleiderlaser die is ontwikkeld door onze collega's bij TCD en DCU, nu kunnen we dit bereiken met behulp van een goedkope fotodetector en een gematigd controlesysteem." De halfgeleiderlaser genereert ook een secundaire frequentiekam met meer verdichte spectrale emissies die nuttig kunnen zijn in veel spectroscopische toepassingen.

De belangrijkste componenten in de opzet van het proof-of-concept-experiment, inclusief de microresonator en de halfgeleiderlaser, zijn discreet en verbonden met lange vezels. Het team werkt nu aan de integratie en geavanceerde verpakking van het apparaat. Met de mogelijkheid om te worden geminiaturiseerd en in massa geproduceerd, een dergelijke variabele microgolfoscillator en frequentiekamgenerator kan een revolutie teweegbrengen in de huidige stijgende markt voor draagbare geluidsarme microgolf- en frequentiekambronnen.