Стабилизация системы, усиливающей нелинейности при коллинеарном взаимодействии оптического излучения с бегущей решеткой показателя преломления

Герасименко В.С., Герасименко Н.Д., Петров В.М.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Герасименко В.С., Герасименко Н.Д., Петров В.М. Стабилизация системы, усиливающей нелинейности при коллинеарном взаимодействии оптического излучения с бегущей решеткой показателя преломления // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 3. С. 14–22. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-03-14-22

Gerasimenko V.S., Gerasimenko N.D., Petrov V.M. Stabilization of a system that enhances collinear interaction nonlinearity of light with a traveling refractive index grating [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 3. P. 14–22. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-03-14-22

Ссылка на англоязычную версию:

Vladislav S. Gerasimenko, Natalya D. Gerasimenko, and Viktor M. Petrov, "Stabilization of a system that enhances the collinear interaction nonlinearity of light with a traveling refractive index grating," Journal of Optical Technology. 91(3),142-146 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.91.000142

Аннотация:

Предмет исследования. Система интегрального электрооптического модулятора и волоконного кольца обратной связи. Цель работы. Максимизация нелинейности отклика интегрального электрооптического модулятора и получение вместе с тем стабильного выходного частотного спектра. Метод. Экспериментальные исследования спектров коллинеарного взаимодействия оптической (1550 нм) и сверхвысокочастотной (1 ГГц) волн при различных условиях системы обратной связи. Основные результаты. экспериментально продемонстрировано, что для максимизации нелинейности отклика электрооптического модулятора с волоконным кольцом обратной связи необходимо добиться не только синфазного распространения волн внутри области взаимодействия, но и совпадения фаз в начале области взаимодействия при каждом проходе системы. При этом основной вклад в число пиков возникающей оптической частотной гребенки вносит согласование самой с собой сверхвысокочастотной волны. Стабильность выходного частотного спектра во времени в первую очередь обеспечивается самосогласованностью фазы оптического излучения. Практическая значимость. Описанная в статье схема позволяет создавать перестраиваемые дискретно источники оптических частотных гребенок, которые в перспективе можно использовать в том числе для систем волоконной связи с частотным мультиплексированием.

Ключевые слова:

бегущая решетка показателя преломления, сверхвысокочастотная модуляция оптического излучения, фазовая модуляция оптического излучения, интегральная оптика

Коды OCIS: 060.0060, 130.0130

Список источников:

1. Петров В.М., Шамрай А.В. Интерференция и дифракция для информационной фотоники. СПб.: Лань, 2019. 460 с.

2. Yariv A. Introduction to optical electronics, 2nd ed. N.Y.: Holt, Rinehart and Winston, 1976. 438 p.

3. Петров В.М., Агрузов П.М., Лебедев В.В., Ильичев И.В., Шамрай А.В. Широкополосные интегрально-оптические модуляторы: достижения и перспективы развития // УФН. 2021. Т. 191. № 7. С. 760–780. https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.11.038871

4. Sajeed S., Chaiwongkhot P., Huang A., et al. An approach for security evaluation and certification of a complete quantum communication system // Sci. Rep. 2021. V. 11. № 1. P. 1–16. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84139-3

5. Wooten E.L., Kissa K.M., Yi-Yanet A., et al. A review of lithium niobate modulators for fiber-optic communications systems // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics. 2000. V. 6. № 1. P. 69–82. https://doi.org/10.1109/2944.826874

6. Vashukevich E.A., Lebedev V.V., Ilichev I.V., et al. Broadband chip-based source of quantum noise with electrically controllable beam splitter // Phys. Rev. Appl. 2022. V. 17. № 6. P. 064039. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.17.064039

7. Петров В.М., Коротеев Д.А., Семисалов Д.А. и др. Интегрально-оптические C-NOT гейты: оценка основных параметров для практической реализации // Фотоника. 2023. № 1. С. 58–70. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2023.17.1.58.70

8. Петров В.М., Шамрай А.В., Ильичев И.В. и др. Отечественные СВЧ интегрально-оптические модуляторы для квантовых коммуникаций // Фотоника. 2020. Т. 14. № 5. С. 414–422. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2020.14.5.414.423

9. Ho K.P., Kahn J.M. Optical frequency comb generator using phase modulation in amplified circulating loop // IEEE Photonics Technol. Lett. 1993. V. 5. № 6. P. 721–725. https://doi.org/10.1109/68.219723

10. Kawanishi T., Sasaki M., Shimotsu S., et al. Reciprocating optical modulation for harmonic generation // IEEE Photonics Technol. Lett. 2001. V. 13. № 8. P. 854–856. https://doi.org/10.1109/68.935826

11. Kogahara S., Shinada S., Nakajima S., et al. Reciprocating optical modulation on erbium-doped LiNbO₃ for harmonic generation // IEEE Photonics Technol. Lett. 2007. V. 19. № 19. P. 1565–1567. https://doi.org/10.1109/LPT.2007.904339

12. Kawanishi T., Sakamoto T., Shinada S., Izutsu M. Optical frequency comb generator using optical fiber loops with single-sideband modulation // IEICE Electronics Exp. 2004. V. 1. № 8. P. 217–221. https://doi.org/10.1587/elex.1.217

13. Dou Y., Zhang H., Yao M. Generation of flat optical-frequency comb using cascaded intensity and phase modulators // IEEE Photonics Technol. Lett. 2012. V. 24. № 9. P. 727–729. https://doi.org/10.1109/LPT.2012.2187330

14. Metcalf A.J., Torres-Company V., Leaird D.E., Weiner A.M. High-power broadly tunable electrooptic frequency comb generator // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics. 2013. V. 19. № 6. P. 231–236. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2013.2268384

15. Ren T., Zhang M., Wang C., et al. An integrated low-voltage broadband lithium niobate phase modulator // IEEE Photonics Technol. Lett. 2019. V. 31. № 11. P. 889–892. https://doi.org/10.1109/LPT.2019.2911876

16. Parfenov M., Agruzov P., Tronev A., et al. Metal electrodes for filtering the localized fundamental mode of a ridge optical waveguide on a thin lithium niobate nanofilm // Nanomaterials. 2023. V. 13. № 20. P. 2755. https://doi.org/10.3390/nano13202755

17. Герасименко Н.Д., Герасименко В.С., Петров В.М. Эффективное коллинеарное взаимодействие излучения с бегущей решеткой показателя преломления в электрооптических волноводах в ниобате лития // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 4. С. 3–11. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-04-03-11

18. Есипенко И.А., Лыков Д.А. Математическая модель теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа и ее экспериментальная верификация // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5. С. 31–46. https://doi.org/10.18698/0236-3933-2017-5-31-46