Pengamatan osilasi super-Bloch untuk pulsa optik dalam kisi temporal yang dibuat melalui dua loop serat yang digabungkan, yang menunjukkan keruntuhan dengan amplitudo osilasi yang menghilang di bawah kekuatan penggerak tertentu. Kredit: Xinyuan Hu (Universitas Sains dan Teknologi Huazhong)
Peneliti mencapai kemajuan dalam osilasi periodik dan transportasi untuk pulsa optik, dengan potensi untuk komunikasi optik dan pemrosesan sinyal generasi berikutnya.
Para peneliti telah mencapai kemajuan signifikan dalam fisika gelombang dengan melakukan eksperimen pada Osilasi Super-Bloch (SBO), yang menunjukkan potensi untuk memanipulasi pulsa optik. Dengan menerapkan medan listrik DC dan AC yang hampir tidak disetel, mereka tidak hanya mengamati keruntuhan SBO untuk pertama kalinya, tetapi juga memperluas osilasi ini ke situasi penggerak gelombang yang berubah-ubah, yang membuka jalan bagi teknologi komunikasi optik yang inovatif.
Fisika Gelombang dan Osilasi Super-Bloch
Kontrol koheren penuh atas transportasi dan lokalisasi gelombang merupakan tujuan yang telah lama dicari dalam penelitian fisika gelombang, yang mencakup banyak bidang berbeda dari fisika keadaan padat hingga fisika gelombang materi dan fotonik. Salah satu di antara efek transportasi koheren yang paling penting dan menarik adalah osilasi Bloch (BO), yang mengacu pada gerakan osilasi periodik elektron dalam zat padat di bawah medan listrik penggerak arus searah (DC). Osilasi super-Bloch (SBO) adalah gerakan osilasi raksasa yang dicapai dengan menerapkan medan listrik penggerak DC dan AC yang disetel secara bersamaan. Dianggap sebagai versi BO yang diperkuat, SBO kurang mendapat perhatian daripada BO biasa terutama karena pengamatan eksperimentalnya lebih menantang dan memerlukan waktu koherensi partikel yang jauh lebih lama.
Salah satu fitur unik SBO adalah keberadaan penghambatan osilasi koheren melalui efek renormalisasi penggerak AC, yang terwujud sebagai pelokalan pola osilasi dengan amplitudo osilasi yang menghilang. Dijuluki “keruntuhan” SBO, fenomena menarik ini biasanya terjadi dalam rezim penggerak AC yang kuat, yang belum pernah dicapai dalam eksperimen SBO sebelumnya yang didasarkan pada sistem elektronik dan sistem lainnya. Semua studi teoritis dan eksperimental saat ini tentang SBO telah dibatasi pada kasus penggerak AC sinusoidal yang paling sederhana, sehingga keruntuhan SBO dalam format penggerak AC yang lebih umum, dan kemampuan untuk memanfaatkan SBO untuk manipulasi gelombang koheren yang fleksibel, juga masih belum dieksplorasi.
Hasil simulasi dan pengukuran SBO dalam kisi temporal fotonik. (a) Amplitudo osilasi SBO ASBO sebagai fungsi amplitudo penggerak ac Ew dan detuning frekuensi terbalik 1/d. (b) Periode osilasi SBO MSBO sebagai fungsi detuning frekuensi terbalik 1/d. Gambar sisipan menunjukkan MSBO sebagai fungsi d. (c) Fase osilasi awal SBO versus momentum Bloch awal k untuk Ew = 1,8, N = 1, j = p/2 dan d = p/150. (d)-(g) Evolusi intensitas pulsa terukur untuk Ew = 1,8, 3, 3,8, dan 5,3 pada d = p/150. (h) Evolusi intensitas pulsa eksperimental untuk Ew = 5,3 dan d = p/90. Kredit: Hu dkk., doi 10.1117/1.AP.6.4.046001
Eksperimen Terobosan pada Osilasi Super-Bloch
Dalam sebuah penelitian baru-baru ini, para peneliti dari Laboratorium Optoelektronik Nasional Wuhan dan Sekolah Fisika, Universitas Sains dan Teknologi Huazhong (HUST), dan Universitas Politeknik Milan berupaya mengatasi masalah ini. Seperti yang dilaporkan dalam Fotonik Tingkat Lanjutdengan menggabungkan medan listrik penggerak DC dan penggerak AC yang hampir tidak selaras dalam kisi temporal sintetis, para peneliti berhasil mencapai SBO hingga rezim penggerak kuat. Untuk pertama kalinya, mereka mengamati efek keruntuhan SBO dan memperluas SBO ke dalam situasi penggerak gelombang sembarang.
Dengan pengendalian yang fleksibel dari penyesuaian medan listrik DC dan AC sintetis, para peneliti mengamati fitur amplitudo osilasi yang menghilang dan pembalikan arah osilasi awal pada amplitudo penggerak tertentu, yang menunjukkan tanda-tanda jelas keruntuhan SBO. Untuk penggerak AC sinusoidal, mereka menunjukkan bahwa ketika rasio amplitudo terhadap frekuensi medan penggerak AC mengambil akar fungsi Bessel orde pertama, keruntuhan SBO terjadi, yang terwujud sebagai penghambatan osilasi yang lengkap dengan amplitudo osilasi yang menghilang serta pembalikan arah osilasi awal dengan melewati titik keruntuhan.
Prospek Masa Depan dalam Komunikasi Optik
Fitur ayunan cepat yang menjadi ciri khas SBO dan keruntuhan SBO juga telah dianalisis dari spektrum Fourier pola osilasi. Dengan menggeneralisasi SBO dari format penggerak sinusoidal ke format penggerak gelombang sembarang, para peneliti juga mengamati SBO yang digeneralisasi dengan kondisi keruntuhan yang dapat disetel. Terakhir, laporan tersebut memanfaatkan fitur pembalikan arah osilasi untuk merancang router dan pemisah berkas temporal yang dapat disetel.
Menurut penulis korespondensi Stefano Longhi, profesor di Institut Politeknik Milan, “Pekerjaan ini mewujudkan osilasi periodik dan transportasi untuk pulsa optik, yang juga dapat menemukan aplikasi luas dalam kontrol berkas temporal serbaguna dalam perutean, pemisahan, dan pelokalan cahaya untuk komunikasi optik dan pemrosesan sinyal generasi berikutnya.”
Referensi: “Mengamati runtuhnya osilasi super-Bloch dalam kisi temporal fotonik penggerak kuat” oleh Xinyuan Hu, Shulin Wang, Chengzhi Qin, Chenyu Liu, Lange Zhao, Yinglan Li, Han Ye, Weiwei Liu, Stefano Longhi, Peixiang Lu dan Bing Wang, 2 Juli 2024, Fotonik Tingkat Lanjut.
DOI: 10.1117/1.AP.6.4.046001
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
