Los científicos de EPFL han encontrado una forma de miniaturizar los peines de frecuencia, dando un nuevo paso hacia la miniaturización de tales herramientas. Su dispositivo puede medir oscilaciones de luz con una precisión de 12 dígitos.

Un compacto, La herramienta de precisión para contar y rastrear frecuencias láser puede mejorar los relojes atómicos y los dispositivos ópticos de transmisión de datos. Sin embargo, las ondas de luz oscilan cientos de billones de veces por segundo, una frecuencia que es imposible de medir directamente. Las grandes fuentes de láser pulsado se utilizan típicamente para producir "peines de frecuencia" que pueden vincular el dominio óptico a las radiofrecuencias y hacer posible el recuento de las oscilaciones de la luz. Los científicos de EPFL han encontrado una forma de miniaturizar los peines de frecuencia, dando un nuevo paso hacia la miniaturización de tales herramientas. Su dispositivo era capaz de medir oscilaciones de luz con una precisión de 12 dígitos. El trabajo se publica en la revista Luz:ciencia y aplicaciones .

El laboratorio de Tobias J. Kippenberg en EPFL, en un proyecto liderado por Victor Brasch y Erwan Lucas, creó lo que se llama un "peine de frecuencia óptica autorreferenciado". Se trata esencialmente de una serie de líneas espectrales densamente espaciadas cuyo espaciado es idéntico y conocido. Porque están tan bien definidos, Los peines de frecuencia óptica se pueden utilizar como una "regla" para medir la frecuencia (o el color) de cualquier rayo láser. Al comparar un color desconocido con esta regla, es posible calcular su frecuencia. Sin embargo, esto implica un paso crítico llamado "autorreferencia", un método que determina exactamente la posición de cada tic individual de la regla de frecuencia, pero exige una regla muy larga, una amplia gama espectral, como dicen los científicos, que es un desafío de obtener.

Aunque los peines de frecuencia óptica ganaron a sus inventores el premio Nobel de Física en 2005, todavía requerían configuraciones ópticas voluminosas. El laboratorio del profesor Kippenberg demostró en 2007 que se podían crear peines de frecuencia óptica utilizando dispositivos diminutos llamados "microrresonadores ópticos":estructuras microscópicas en forma de anillo hechas de nitruro de silicio muy fino que miden desde unos pocos milímetros hasta unas pocas decenas de micrones de diámetro. Estas estructuras pueden atrapar una luz láser continua y convertirla en pulsos ultracortos (solitones) gracias a las propiedades especiales no lineales del dispositivo. Los solitones viajan alrededor del microrresonador 200 mil millones de veces por segundo y la salida pulsada del microrresonador crea el peine de frecuencia óptica.

El año pasado, el grupo resolvió un desafío sobresaliente, demostrando que un control cuidadoso de los parámetros del microrresonador, habilitado para generar un espectro de frecuencia muy amplio directamente en el chip. En este punto, las frecuencias generadas se extienden más de dos tercios de una octava en comparación con la frecuencia del láser entrante (una octava se refiere al doble o la mitad de la frecuencia). Cuando se combina con un sistema de transferencia láser, basado en cristales no lineales, el enfoque del equipo permitió la autorreferencia, al tiempo que elimina la necesidad de voluminosos, sistemas externos utilizados tradicionalmente para la ampliación de frecuencia.

Con este, Los investigadores pudieron demostrar que su peine de frecuencia óptica se puede utilizar para las aplicaciones de medición más precisas:midieron la frecuencia de un láser utilizando su técnica, así como un sistema de peine de frecuencia tradicional y demostraron que los dos resultados coincidían en 12 dígitos.

La tecnología se puede integrar tanto con elementos fotónicos como con microchips de silicio. El establecimiento de dispositivos que proporcionen un enlace de RF a óptico en un chip puede catalizar una amplia variedad de aplicaciones, como integradas, relojes atómicos y en chip, y podría contribuir a hacer omnipresente la metrología de frecuencia óptica.