Fabry-Perot Cavity အခမဲ့

မကြာသေးမီက Nature Communications သည် အထင်ကရ photonics သုတေသနလုပ်ငန်းကို ထုတ်ပြန်ခဲ့သည်။ University of Central Florida ရှိ CREOL College of Optics and Photonics မှ သုတေသနအဖွဲ့သည် ဆန်းသစ်တီထွင်စွာ အဆိုပြုကာ ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းမရှိဘဲ Fabry-Pérot (FP) အပေါက်ကို စမ်းသပ်တွေ့ရှိခဲ့သည်။

အလင်းတန်းများ၏ orbital angular အရှိန်အဟုန် (OAM) ကို ကိုင်တွယ်ရန် တွင်းပေါက် ဟိုလိုဂလာ အဆင့်မျက်နှာဖုံးကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် လေ့လာမှုသည် Laguerre–Gauss (LG) မုဒ်များ၏ အတားအဆီးမဲ့ တဖြည်းဖြည်း တိုးလာမှုကို ရရှိသည်။ ဤချဉ်းကပ်မှုသည် ရိုးရာအလင်းပြန်ကြားစက်များ၏ သီးခြား ပဲ့တင်ထပ်ခြင်း လက္ခဏာကို အခြေခံအားဖြင့် ချိုးဖျက်ကာ ကလိုင်အရှည် အနှောင့်အယှက်များကို ခုခံနိုင်လုနီးပါးရှိသော ဆန်းသစ်သော အလင်းပေါက်တစ်ခု ဖန်တီးပေးသည်။ ၎င်းသည် မြင့်မားသော တည်ငြိမ်မှုရှိသော optical အာရုံခံနိုင်မှု၊ ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ထားသော အလင်းလေဆာများနှင့် Hermitian မဟုတ်သော ဓာတ်ပုံနစ်ဆိုင်ရာ သုတေသနအတွက် အသစ်စက်စက်လမ်းများကို ဖွင့်လှစ်ပေးသည်။

1. သုတေသနနောက်ခံနှင့် လက်ရှိစိန်ခေါ်မှုများ ရိုးရာ Fabry-Pérot (FP) resonant cavity သည် လေဆာနည်းပညာ၊ optical precision sensing၊ quantum optics နှင့် photon detection အတွက် အခြေခံ core device တစ်ခုဖြစ်သည်။ သို့သော်၊ ၎င်းတွင် မွေးရာပါနှင့် ရှောင်လွှဲ၍မရသော ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်။

1. ၎င်းသည် သတ်မှတ်ထားသော လှိုင်းအလျားအနည်းငယ်တွင် ပဲ့တင်ထပ်သော အထွတ်အထိပ်များကိုသာထုတ်ပေးပြီး ကျဉ်းမြောင်းသောလည်ပတ်မှုဘန်းဝဒ်ကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။

2. ၎င်းသည် အခေါင်းပေါက်အလျား ကွဲပြားခြင်းအတွက် အလွန်အမင်း ထိလွယ်ရှလွယ်ပါသည်။ တုန်ခါမှုနှင့် အပူချိန် အတက်အကျ နှစ်ခုစလုံးသည် ပဲ့တင်ထပ်သော လှိုင်းအလျား ပျံ့လွင့်ခြင်း၊ အာရုံခံ တိကျမှုနှင့် လေဆာ တည်ငြိမ်မှုကို ကျဆင်းစေသည်။

dispersion engineering နှင့် intracavity optical field shaping မှတဆင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန် ယခင်ကြိုးပမ်းမှုများသည် ကလိုင်လျား-အလျားမှီခိုမှုနှင့် discrete resonance ကို အခြေခံကျကျ ဖယ်ရှားနိုင်ခြင်းမရှိခဲ့ဘဲ လက်တွေ့အသုံးချမှုများကို အလွန်ကန့်သတ်ထားသည်။2. ပင်မဆန်းသစ်တီထွင်မှုဒီဇိုင်းနှင့် လုပ်ငန်းအခြေခံမူ ဤသုတေသနပြုချက်သည် ပြန့်ကျဲနေသောစည်းမျဥ်းများမှတစ်ဆင့် ပဲ့တင်သံများကို မွမ်းမံပြင်ဆင်ခြင်း၏ သမားရိုးကျလမ်းကြောင်းမှ ခွဲထွက်သည်။ ယင်းအစား၊ ၎င်းသည် optical field ၏ spatial mode manipulation ဖြင့် ဆန်းသစ်စွာစတင်ပြီး ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ယန္တရားမှ ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းကို အခြေခံအားဖြင့် ဖယ်ရှားပေးပါသည်။

သုတေသနအဖွဲ့သည် မုဒ်ပြောင်းလဲခြင်းအတွက် ပင်မဒြပ်စင်အဖြစ် ကျစ်ကျစ်လျစ်လျစ်သော Planar FP အပေါက်အတွင်း ဟိုလိုဂရပ်ဖစ်အဆင့်မျက်နှာဖုံး (HPM) ကို ပေါင်းစပ်ထားသည်။ ၎င်းသည် အသုံးများသော Hermite-Gauss (HG) မုဒ်များကို စွန့်လွှတ်ပြီး ပြန့်ပွားမှုအခြေခံအဖြစ် ပတ်လမ်းထောင့်အဟုန် (OAM) ကိုသယ်ဆောင်သည့် Laguerre–Gauss (LG) မုဒ်များကို လက်ခံသည်။

ဆင့်ကဲလုပ်ဆောင်မှုအင်္ဂါရပ်အတွင်း ထုတ်ပေးသည့် အဆင့်မြင့်အစီအစဥ် LG မုဒ်များသည် မွေးရာပါပုံသဏ္ဌာန်တူသော အသွင်သဏ္ဍာန်တူသော အသွင်အပြင်မျိုးစုံ၏ ပေါင်းစပ်ဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုအခြေအနေကို ချိုးဖျက်ပေးသည်။ သမားရိုးကျအပေါက်များ၏ သီးခြားပဲ့တင်ထပ်သော အမြင့်ဆုံးအထွတ်အထိပ်များကို လုံး၀ ဖိနှိပ်ထားပြီး၊ ကလိုင်ကို အလုံးစုံပြန့်ပြူးစေသော၊ ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းမရှိဘဲ ဘရော့ဘန်းရောင်စဉ်တန်းတုံ့ပြန်မှုကို ရရှိစေပါသည်။

မုဒ်နှစ်ခုကြား အဓိကကွာခြားချက်-

1. HG မုဒ်- အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုသည် ပုံသေမုဒ်နှစ်ခုကြားတွင်သာ ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး စဉ်ဆက်မပြတ် အော်ဒါတိုးမြှင့်ခြင်းကို မအောင်မြင်နိုင်ပါ၊ ထို့ကြောင့် ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းကို ဖယ်ရှား၍မရပါ။

2. LG-OAM မုဒ်- မော်ဒယ်အမှာစာအားလုံး၏ အဆက်မပြတ်တိုးလာမှုကို ရိုးရှင်းသောဖွဲ့စည်းပုံနှင့် လွယ်ကူသောပေါင်းစပ်မှုပါရှိသော အဆင့်မျက်နှာဖုံးတစ်ခုတည်းဖြင့် နားလည်နိုင်သည်။

3. စမ်းသပ်မှုရလဒ်များနှင့် အဓိကအချက်များအဖွဲ့သည် ဓာတ်ပုံအပူပိုသောဖန်သားပြင်ကို အသုံးပြု၍ ဟိုလိုဂရပ်ဖစ်အဆင့်မျက်နှာဖုံးကို ဖန်တီးပြီး အသံအတိုးအကျယ် Bragg gratings မှတစ်ဆင့် ဘရော့ဘန်းမုဒ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းကို သိရှိခဲ့သည်။ LG မုဒ်များ၏ ပျမ်းမျှပြောင်းလဲခြင်းစွမ်းဆောင်ရည်သည် နိမ့်သောအဆင့်ပုံပျက်ခြင်းနှင့်အတူ 87.5% ထက်ကျော်လွန်ပြီး အဆင့်မြင့်သောမုဒ်များ၏ အစိတ်အပိုင်းများကို ဖြန့်ကျက်နိုင်စေသည်။

စမ်းသပ်မှု နှိုင်းယှဉ်ချက်တွင် ရိုးရာ FP အပေါက်များသည် သီးခြားပဲ့တင်ထပ်သော တောင်ထွတ်များကို ပြသကြပြီး ၎င်းတို့၏ ရောင်စဉ်များသည် အပေါက်အလျား အပြောင်းအလဲများနှင့်အတူ သိသိသာသာ ပျံ့လွင့်နေကြောင်း ပြသသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ ပဲ့တင်ထပ်ခြင်း-ကင်းစင်သော အပေါက်အသစ်သည် ပဲ့တင်ထပ်သော တောင်ထွတ်များကို လုံးလုံးလျားလျား ဖယ်ရှားပေးကာ input spectrum နှင့် ကိုက်ညီသော ပြန့်ကားသော ရောင်စဉ်တန်းတုံ့ပြန်မှုကို ပြသသည်။ ပြင်ပအနှောက်အယှက်များအတွက် အကောင်းဆုံးကိုယ်ခံစွမ်းအားကို ပြသသည့်တိုင် ကလိုင်၏အရှည်သည် 350% ကျော်လွန်သွားသည့်တိုင် တည်ငြိမ်သောစွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ Gaussian အလင်းရောင်ကို ထိုးသွင်းလိုက်သောအခါတွင် ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းမရှိဘဲ ယန္တရား၏ ထိရောက်မှုကို အပြည့်အဝစစ်ဆေးသည့် 19th-order LG မုဒ်များအထိ မည်သည့်အမိန့်မှ ပဲ့တင်ထပ်ခြင်းကို မထုတ်ပေးဘဲ စိတ်လှုပ်ရှားနိုင်သည်။