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Nov 19, 2023

Plana programable y sintonizable

Informes científicos volumen 12,

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 18036 (2022) Citar este artículo

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Detalles de métricas

En este estudio, presentamos láseres supercontinuos coherentes de parte superior plana con tasas de repetición ajustables y anchos de banda espectrales programables. Las fuentes supercontinuas con cobertura de banda ultraancha y alta tasa de repetición se pueden lograr mediante la fusión de peines de frecuencia óptica electro-ópticos ampliados no linealmente con la conformación de espectro óptico línea por línea. La programación del ancho de banda espectral se implementa mediante la conformación iterativa del espectro y el control de potencia de entrada de etapas altamente no lineales, mientras que el ajuste de la tasa de repetición se realiza mediante el control de la velocidad de modulación en peines de frecuencia óptica. En este documento, implementamos un supercontinuo de parte superior plana programable y sintonizable con un ancho de banda máximo y una tasa de repetición de 55 nm a 10 dB y 50 GHz, respectivamente. Para aclarar la coherencia del supercontinuo durante la sintonización y la programación, realizamos un análisis de ruido de fase. Propusimos un método autoheterodino notablemente modificado para medir el ruido de fase de cada modo con precisión filtrando derivaciones supercontinuas específicas en un interferómetro de Mach-Zehnder. Con este método, se ha demostrado que los espectros de banda lateral única en cada modo son casi similares a los del reloj de RF, lo que indica que nuestro proceso de generación de supercontinuo programable y sintonizable agregó una degradación mínima a las propiedades del ruido de fase. Este estudio muestra posibilidades para generar cientos de portadores ópticos de parte superior plana programables y sintonizables con robustez y coherencia.

Since the demonstration of the supercontinuum source based on an ultrashort pulse laser in the 1960s, it has received significant attention owing to its ultrabroadband and coherent characteristics1. As the spectral performance in terms of stability, bandwidth, and flatness has gradually improved, supercontinuum sources have been utilized in various fields, including optical communication system2,3,4, microwave photonics100 complex-coefficient taps. Opt. Express 22, 6329–6338 (2014)." href="/articles/s41598-022-22463-y#ref-CR5" id="ref-link-section-d165912350e511"> 5,6, tomografía óptica7,8 y espectroscopia9,10. Debido a que cada aplicación requiere diferentes características de las fuentes supercontinuas11, se ha investigado el campo de la generación supercontinua para mejorar el rendimiento programable de las fuentes ópticas12,13. Por ejemplo, la tasa de repetición requerida para la aplicación de espectroscopia combinada oscila entre ~ 10 MHz y ~ 10 GHz14, mientras que la calibración de espectrógrafos astronómicos requiere una tasa de repetición entre ~ 10 GHz y ~ 100 GHz14. Además, hay algunas aplicaciones en las que es necesario ajustar la tasa de repetición incluso durante el uso, como la generación de formas de onda arbitrarias15,16.

Los esfuerzos de investigación recientes para implementar la generación de supercontinuos con características programables y ajustables incluyen micropeines ópticos Kerr17,18, láseres de fibra de modo bloqueado19,20 y peines de frecuencia óptica electro-ópticos (EO-OFC)21,22. Debido a que la tasa de repetición y el rango espectral de los micropeines ópticos de Kerr están determinados por el material y la estructura del microresonador, los intentos de programar las tasas de repetición controlan la temperatura17 o el campo eléctrico aplicado18 en el micropeine. ha sido hecho. Aunque los micropeines ópticos de Kerr pueden ofrecer características atractivas, incluida una alta tasa de repetición hasta THz y un régimen de tamaño pequeño, el rango de sintonización es estrecho desde el microrresonador diseñado y la sintonización fina es difícil debido a la sintonización escalonada. rango12,17,18.

Los láseres de fibra de modo bloqueado también se han investigado para generar fuentes de supercontinuo programables y sintonizables19,20. Se demostró un láser de fibra de solitón de modo bloqueado con una tasa de repetición sintonizable utilizando el efecto optoacústico19. También se ha aplicado el control de temperatura de un filtro Vernier, que incluye dos resonadores de microanillo, para generar láseres de fibra sintonizables en modo bloqueado20. Aunque los láseres de fibra con bloqueo de modo pueden generar un supercontinuo de banda ultraancha con un ancho de banda amplio utilizando un láser adecuado para el rango de longitud de onda deseado, la tasa de repetición máxima y el rango de sintonización están limitados a varios GHz y unos pocos cientos de MHz, respectivamente12,19,20 . Además, debido a que el láser de fibra de modo bloqueado se sintoniza térmicamente o de forma optoacústica, es difícil obtener un rendimiento estable sin una gestión de retroalimentación adicional.

El esquema EO-OFC supera las deficiencias de los micropeines ópticos Kerr y los láseres de fibra de modo bloqueado en términos de planitud, robustez, programabilidad y capacidad de ajuste. Además, tiene la fortaleza de que la longitud de onda central se puede ajustar de manera fácil e independiente. La tasa de repetición se puede ajustar de forma continua y precisa ajustando la velocidad de modulación de las etapas de modulación de fase e intensidad del EO-OFC21. También es posible programar el ancho de banda espectral de fuentes ópticas supercontinuas ajustando la intensidad de la luz en etapas altamente no lineales23. Con este esquema, ha habido implementaciones del EO-OFC programable y sintonizable con una tasa de repetición máxima de hasta 18 GHz y decenas de derivaciones a 10 dB21. Aunque mostró las posibilidades programables y sintonizables del esquema EO-OFC, la tasa de repetición máxima se limitó a menos de 20 GHz y decenas de derivaciones no eran adecuadas como fuentes supercontinuas.

En este estudio, proponemos y demostramos una fuente supercontinua programable de superficie plana basada en EO-OFC, que incluye esquemas de modulación de fase e intensidad electroóptica. Cuando se combina con la técnica24 de formación de pulsos línea por línea, esta solución proporciona la capacidad de programación completa deseada para la tasa de repetición, el ancho de banda espectral y la envolvente del espectro. La programabilidad del ancho de banda espectral y la envolvente se realiza principalmente mediante la conformación de pulso óptico iterativo línea por línea y el control de potencia óptica en una etapa altamente no lineal, mientras que la capacidad de ajuste de la tasa de repetición se implementa mediante el control de velocidad de modulación en el EO-OFC. En este documento, demostramos una fuente de supercontinuo de superficie plana con una tasa de repetición sintonizable de 50 GHz y un ancho de banda espectral programable de 55 nm a 10 dB. Esto permite la cobertura programable de los regímenes de banda S, C y L con el espaciado de línea ajustable correspondiente para interruptores y filtros ópticos comerciales. Para aclarar la coherencia de nuestras fuentes supercontinuas durante la sintonización y la programación, también realizamos un análisis de ruido de fase de las fuentes. Proponemos un método autoheterodino modificado para evaluar con precisión el ruido de fase de cada modo de la fuente supercontinua. Usando esta plataforma, demostramos que los espectros de banda lateral única (SSB) de las derivaciones en cada modo son muy similares a los del reloj de RF, lo que indica que las propiedades del ruido de fase de cada modo no se degradan significativamente por nuestro proceso de generación de supercontinuo.

El resto de este documento está organizado de la siguiente manera: los "Métodos" se presentan inmediatamente después de la sección "Introducción". A continuación, se presentan los "Resultados" del estudio. Finalmente, se resumen las "Conclusiones".

Para generar fuentes de supercontinuo de parte superior plana programables y sintonizables con una alta tasa de repetición y un ancho de banda espectral ultra amplio, utilizamos un EO-OFC como una fuente semilla multitap alimentada por láser único. El EO-OFC tiene la ventaja de permitir que la tasa de repetición y la longitud de onda central se cambien fácilmente mientras se mantiene un alto grado de coherencia y solidez. La configuración esquemática del EO-OFC se muestra en la Fig. 1, donde una salida de láser de onda continua (CW) de ancho de línea estrecho (< 0,1 kHz) se envía a través de un modulador de intensidad electroóptico (IM) y moduladores trifásicos ( PM) configurado en serie23. La forma de pulso de un láser de CW se talla periódicamente a través de un IM correctamente sesgado, y los pulsos moldeados experimentan una conversión de tiempo a frecuencia en los PM en cascada mediante la aplicación de una lente de tiempo periódico (chirrido lineal)25. Un IM y tres PM son impulsados ​​por un oscilador de RF que genera una frecuencia única de 250 kHz a 50 GHz, donde la tasa de repetición del EO-OFC puede ajustarse continuamente por la frecuencia de activación26.

Diagrama esquemático de un generador supercontinuo de superficie plana de banda ultraancha. Modulador de intensidad óptica IM, modulador de fase óptica PM, amplificador de fibra dopada con erbio EDFA, amplificador de potencia PA, desfasador PS, amplificador de fibra dopada con erbio EDFA, fibra monomodo SMF, fibra altamente no lineal HNLF, controlador de polarización de PC.

Para ampliar aún más el ancho de banda del espectro del EO-OFC antes de la formación de pulsos con ancho de banda limitado, aplicamos la primera etapa altamente no lineal. Como se muestra en la Fig. 1, después de la amplificación a través de un amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA), el EO-OFC pasa a través de un carrete de fibra lineal monomodo (SMF) dispersivo para lograr una dispersión cercana a cero compensando la dispersión del EO. -Etapa OFC. Para ampliar el ancho de banda del espectro, la EO-OFC con compensación de dispersión se envía a través de una fibra altamente no lineal (HNLF), donde se produce el ensanchamiento espectral a través de la automodulación de fase (SPM)27,28. El cambio de fase no lineal (es decir, cambio de frecuencia) que pasa a través de un medio no lineal es

donde I es la intensidad de la luz, L es la longitud HNLF, \(k_{0}\) es el número de onda (\(k_{0} = 2\pi /\lambda_{0}\)), y \(n_{ 2}\) es el índice de refracción no lineal. Esta ecuación indica matemáticamente que el ancho de banda espectral de las fuentes supercontinuas se puede ajustar controlando la longitud del medio no lineal y la intensidad de la luz. Debido a que la pérdida también aumenta al alargar el medio no lineal, fue necesario establecer la longitud adecuada del medio no lineal considerando el compromiso entre la ampliación espectral y la pérdida. Luego se programó el EO-OFC ampliado a través de la primera etapa no lineal usando un Modelador de pulsos ópticos línea por línea con manipulación espectral iterativa, donde la amplitud y la fase del EO-OFC se pueden moldear de manera precisa y simultánea para maximizar la planitud y el ancho de banda del espectro supercontinuo resultante. La técnica de conformación de pulso línea por línea en el régimen espectral permite la generación de la forma deseada del espectro óptico mediante una transformada de Fourier, que se denomina conformación del espectro óptico por transformada de Fourier27,29. El esquema de modelado de espectro programable se muestra en la Fig. 2, donde el EO-OFC ampliado de la primera etapa no lineal ingresa al modelador de pulso. Luego, el modelador de pulsos se conectó a un divisor óptico con una relación de acoplamiento de 50:50 para medir el espectro y los perfiles de pulso con un analizador de espectro óptico (OSA) y un autocorrelador. Dado que la diferencia entre la función de transferencia y los datos discretos del espectro semilla en el pulso shaper provoca errores de modelado, es difícil alcanzar la forma deseada con un solo proceso de tallado. Además, el cristal líquido en el conformador de pulsos tiene una característica de acoplamiento débil entre la conformación de amplitud y fase. Para obtener el perfil objetivo deseado con un error mínimo, realizamos un monitoreo automático con MATLAB para implementar el modelado iterativo30. Después de monitorear y calcular la diferencia entre los perfiles objetivo medidos y programados, el modelador de pulso línea por línea cambió la amplitud y la fase a su vez. Cuando las derivaciones programadas se ingresan nuevamente en el modelador de pulsos, se vuelve a calcular el nivel de diferencia del espectro deseado. El proceso de formación se completa cuando la fase y la amplitud de cada derivación se diseñan de una manera definida por el usuario. Para implementar un supercontinuo de superficie plana de banda ultra ancha, el pulso de entrada a la segunda etapa altamente no lineal debe ser casi Forma gaussiana23. Aunque se han realizado varios estudios de generación de supercontinuo con formas de pulso específicas como gaussiana31,32,33, parabólica34 y secante hiperbólica35,36 para mejorar la planitud espectral, la forma cuasi-súper-gaussiana demostró la mayor planitud y ancho de banda de la generación de supercontinuo23 . El proceso iterativo de formación de amplitud apodiza y mantiene la forma de la EO-OFC como cuasi-super-gaussiana incluso cuando se cambia la tasa de repetición. La conformación de fase iterativa también corrige el desplazamiento de fase para mantener la coherencia durante los procesos de programación y ajuste. Se puede generar un supercontinuo de banda ultra ancha con la parte superior plana propagando el EO-OFC de forma casi supergaussiana a la segunda etapa altamente no lineal, como como se muestra en la Fig. 1. Para aumentar significativamente el ancho de banda del espectro, se bombeó un medio altamente no lineal en el régimen de dispersión normal con un pulso de forma casi súper gaussiana de alta potencia, lo que resultó en un fuerte ensanchamiento no lineal inducido por SPM23. Como se muestra en la Fig. 1, la combinación de controladores de polarización y un EDFA en la segunda etapa altamente no lineal mejora aún más la planitud y el ancho de banda del espectro supercontinuo a través de la remodelación de rotación de polarización no lineal37. Como actúa como una pérdida dependiente de la intensidad37, los lóbulos laterales de los pulsos ópticos enviados al HNLF pueden apodizarse mediante rotación de polarización no lineal. El ancho de banda espectral del espectro supercontinuo se puede ajustar fácil y ampliamente controlando la potencia de entrada óptica del medio altamente no lineal, así como el coeficiente cuasi-super-gaussiano23.

Esquema de configuración de amplitud y fase de pulso programable. Analizador de espectro óptico OSA.

Dado que el ruido de fase es un factor crucial en la evaluación de la coherencia y la estabilidad de frecuencia de las fuentes ópticas, sus características generalmente se requieren para aplicaciones como la comunicación óptica coherente, la espectroscopia de alta resolución y la metrología óptica de precisión38. La técnica de medición del ancho de línea óptica utilizada para evaluar el ruido de fase se basa convencionalmente en la generación de notas de pulso entre un láser de referencia y el láser bajo prueba. Los métodos homodino y heterodino son técnicas representativas para medir el ancho de línea óptico, que utilizan un interferómetro de Mach-Zehnder para convertir las compensaciones de fase óptica del láser en variaciones en la intensidad de la luz38,39. Los métodos autohomodino y autoheterodino que utilizan el láser bajo prueba como láser de referencia han sido prometedores para medir el ruido de fase con una estructura simple y la posibilidad de medir el ancho de línea ultra estrecho38. Sin embargo, el método autohomodino es vulnerable al ruido de baja frecuencia, y el método autoheterodino requiere una longitud excesiva de fibra retardadora y un dispositivo de cambio de frecuencia como un modulador acústico-óptico40. Cuando este método de medición se aplica para medir el ancho de línea de fuentes supercontinuas, también tiene una limitación adicional al medir el ancho de línea de cada modo en la fuente. Para medir con precisión el ruido de fase de cada modo en la fuente supercontinua, introducimos un método notable mediante la aplicación de filtrado sintonizable con formadores de pulso. Dado que una fuente supercontinua tiene múltiples derivaciones con una tasa de repetición constante, no hay necesidad de usar un dispositivo de cambio de frecuencia, como lo requiere el método autoheterodino, si dos derivaciones adyacentes en una fuente supercontinua se filtran para batir. Además, el esquema no incluye una longitud excesiva de fibra retardadora, ya que el retardo puede ser proporcionado por las diferencias estructurales y materiales entre los formadores de pulsos. Es adecuado para evaluar la coherencia de cada modo mediante el filtrado de líneas espectrales específicas de las fuentes supercontinuas. La configuración autoheterodina modificada se muestra esquemáticamente en la Fig. 3. Después de dividir el supercontinuo en dos caminos a través de un divisor óptico 50:50, se filtró un portador específico en ambos caminos a través de formadores de pulsos ópticos programables trenzados de fibra. La señal óptica fue detectada por un fotodiodo (PD) y el espectro de potencia de las fluctuaciones de la fotocorriente se midió utilizando un analizador de espectro eléctrico. En nuestro experimento, generamos un supercontinuo programable con una tasa de repetición de hasta 50 GHz y medimos el ruido de fase con un PD de ancho de banda de 50 GHz. Filtramos dos componentes de frecuencia adyacentes de modo que la frecuencia de la nota de ritmo no supere los 50 GHz.

Esquema de la configuración de la medición del ruido de fase. Analizador de espectro eléctrico ESA.

Para demostrar la capacidad de ajuste de la tasa de repetición en las fuentes ópticas, implementamos EO-OFC con tasas de repetición de 10, 25 y 50 GHz. Usando la misma configuración (ver Fig. 1) pero con diferentes frecuencias de conducción de RF para IM y PM en los EO-OFC, implementamos EO-OFC con tasas de repetición de 10, 25 y 50 GHz, como se muestra en la Fig. 4 El IM en cascada y los tres PM fueron impulsados ​​por un oscilador de RF sintonizable (Keysight, E8257D), que determinó la tasa de repetición deseada del EO-OFC. La polarización de CC en el IM se configuró para generar un pulso de parte superior plana, mientras que la cúspide de los PM se alineó para coincidir con el pico del pulso a través de los cambiadores de fase. La Figura 4 muestra el espectro EO-OFC observado utilizando un OSA con resolución de 0,01 nm, donde conducen a una envolvente plana con 57, 36 y 15 derivaciones a un ancho de banda de 10 dB cuando las tasas de repetición son 10, 25 y 50 GHz, respectivamente. . Muestran una relación señal-ruido óptica superior a 35 dB con una forma y número de derivaciones similares a diferentes tasas de repetición, lo que da como resultado características espectrales similares después del ensanchamiento no lineal en la primera etapa altamente no lineal. En la etapa no lineal, los EO-OFC con tasas de repetición de 10, 25 y 50 GHz se amplificaron a 26 dBm con un EDFA (LiComm, OFC-TCB-27AP) y se compensó la dispersión con el SMF. El EO-OFC con compensación de dispersión se introdujo en 150 m de HNLF con un coeficiente no lineal de 11,5 W−1 km−1 y una dispersión de −1,8 ps/nm/km, lo que dio como resultado un ancho de banda espectral de ~ 20 nm a 10 dB para todas las tasas de repetición. A partir de entonces, el EO-OFC ampliado de forma no lineal experimenta amplitud iterativa línea por línea y conformación de espectro de fase. Para generar fuentes supercontinuas óptimas con una fluctuación minimizada en el régimen de parte superior plana, ajustamos el perfil de apodización a súper-gaussiano de corte de borde (es decir, cuasi-super-gaussiano)23. Para aclarar la capacidad de programación de nuestras técnicas automáticas de modelado de pulso iterativo, como se muestra en la Fig. 5, implementamos la misma apodización del cuasi-super-gaussiano mientras cambiamos la tasa de repetición sin ningún cambio de configuración. Para mantener el perfil de apodización durante el ajuste de la tasa de repetición, programamos el algoritmo de modelado de pulso iterativo para mantener la ventana de apodización aplicando los datos de apodización cambiados a cada píxel en el modelador de pulso cuando se reconoce el cambio de tasa de repetición. La Figura 5 muestra el mismo perfil de apodización con 398, 159 y 79 derivaciones por encima del borde a tasas de repetición de 10, 25 y 50 GHz, respectivamente. Debido a que el perfil de apodización en la segunda etapa altamente no lineal es dominante en la forma y el ancho de banda de las fuentes supercontinuas, el mantenimiento de la apodización de la conformación iterativa del pulso permite la generación de la misma envolvente supercontinua durante el ajuste de la tasa de repetición sin ningún cambio estructural. La conformación iterativa del espectro de fase línea por línea también corrige el desplazamiento de fase durante la generación de EO-OFC ampliada no linealmente y el proceso de sintonización. segunda etapa altamente no lineal, como se muestra en la Fig. 1. Para implementar la programación del ancho de banda espectral, ajustamos la potencia de entrada óptica a la etapa altamente no lineal con un amplificador de fibra óptica co-dopado con Erbium-Ytterbium (PriTel, SP-LNHP- FA-37-IO-NMA), como se muestra en la Fig. 6. Después del control de polarización, el espectro controlado por potencia se conectó a 200 m de HNLF (−2,22 ps/nm/km de dispersión y 11,7 (W·km)−1 no lineal coeficiente). A medida que aumentaba la potencia óptica de la etapa no lineal, el ancho de banda del espectro también aumentaba linealmente mientras se mantenían las propiedades de superficie plana. Como se muestra en la Fig. 6, cuando la potencia óptica de entrada es de 1, 2, 3 y 4 W, los anchos de banda del espectro a 10 dB son 22,1, 35,3, 45,7 y 55 nm, respectivamente. Para mejorar y mantener la uniformidad de las fuentes de supercontinuo programables, implementamos una mayor apodización del ruido entre las derivaciones adyacentes. La relación lineal entre la potencia de entrada y el ancho de banda del espectro se muestra en el recuadro de la Fig. 6, donde la relación demuestra la posibilidad de una ampliación adicional del ancho de banda del espectro. Como la potencia de entrada de HNLF está limitada por la potencia de salida máxima del amplificador de fibra óptica, debería ser posible aumentar aún más el ancho de banda del espectro utilizando un amplificador de fibra óptica con la potencia de salida máxima más alta.

Espectro óptico medido experimentalmente de los EO-OFC a tasas de repetición de (a) 10, (b) 25 y (c) 50 GHz.

La conformación espectral resulta con una misma apodización cuasi-super-gaussiana a tasas de repetición de (a) 10, (b) 25 y (c) 50 GHz.

Espectro óptico medido experimentalmente del supercontinuo programable de ancho de banda, y el recuadro muestra un ancho de banda de 10 dB y 20 dB según la potencia de entrada HNLF.

Para confirmar la estabilidad de amplitud de las fuentes supercontinuas de superficie plana, monitoreamos la traza espectral con un OSA dejándola funcionar libremente durante una ventana de tiempo de 3 h. En la Fig. 7, las barras de error superpuestas al valor promedio de las líneas correspondientes indican la desviación estándar de las fluctuaciones de amplitud. Medimos de forma representativa la fluctuación de amplitud cuando la fuente supercontinua tiene un ancho de banda espectral máximo y una tasa de repetición de 35,3 nm a 10 dB y 50 GHz, respectivamente. El resultado de la fluctuación medida indica una desviación estándar máxima de 0,553 dB sin ninguna estabilización activa, mientras que se adquirieron a intervalos de 1 min con una resolución de 0,01 nm. Además, realizamos una caracterización del ruido de fase para analizar la estabilidad de fase de fuentes supercontinuas. Para aclarar la coherencia de las fuentes supercontinuas incluso durante la programación de la tasa de repetición, medimos el ruido de fase utilizando nuestro método autoheterodino modificado cuando las tasas de repetición de las portadoras ópticas eran de 10, 25 y 50 GHz. La Figura 8 muestra los espectros SSB medidos del reloj de RF, EO-OFC y fuentes supercontinuas para las tres tasas de repetición. Como se muestra en la Fig. 8, los espectros de SSB del reloj de RF con un desplazamiento de 10 kHz son − 112,375, − 106,831 y − 100,703 dBc/Hz, y los de EO-OFC con un desplazamiento de 10 kHz son − 112,079, − 106,018 y − 100,118 dBc/Hz cuando las tasas de repetición son 10, 25 y 50 GHz, respectivamente. También medimos el espectro de SSB de cada modo en fuentes supercontinuas para probar la coherencia, donde los ruidos de fase de todos los modos también estaban muy cerca del reloj de RF y EO-OFC en cada una de las tres tasas de repetición diferentes. Los espectros de SSB se vieron ligeramente deteriorados por la acumulación de ruido de fase durante los procesos de generación del supercontinuo con un desplazamiento de > 100 kHz, en los que el ruido de fase se debió principalmente a la amplificación de la fuente de RF y la desviación del punto de polarización de los moduladores electroópticos.

Espectro de supercontinuo medido experimentalmente y medición de estabilidad a largo plazo durante 3 h. Negro: espectros del supercontinuo, rojo: desviación estándar del supercontinuo.

Medición de ruido de espectro de SSB RF a tasas de repetición de (a) 10, (b) 25 y (c) 50 GHz. Los números de longitud de onda de cada modo muestran la longitud de onda más corta entre los toques batidos.

En resumen, demostramos una fuente de láser supercontinuo de parte superior plana programable y sintonizable basada en EO-OFC ampliados no linealmente y un modelador de pulso óptico línea por línea. Los EO-OFC compuestos por IM y PM electroópticos en cascada se amplían de forma no lineal en etapas altamente no lineales. La fase y la amplitud de cada línea de peine se programaron iterativamente con un modelador de espectro para mantener la forma de la EO-OFC como cuasi-super-gaussiana incluso cuando se cambia la tasa de repetición. La conformación del espectro de fase también corrige el desplazamiento de fase de las fuentes ópticas para mantener la coherencia durante los procesos de programación y sintonización. La programación del ancho de banda espectral de la fuente supercontinua se implementó mediante la conformación iterativa del espectro óptico y el control de la potencia óptica de entrada de etapas altamente no lineales. El ajuste de la tasa de repetición se realizó controlando la velocidad de modulación de los IM y PM en los EO-OFC. Mediante la aplicación de técnicas de programación y sintonización, implementamos un supercontinuo de parte superior plana programable y sintonizable con un ancho de banda espectral máximo y una tasa de repetición de hasta 55 nm de ancho de banda a 10 dB y 50 GHz, respectivamente. Además, propusimos un método autoheterodino modificado sin precedentes para medir con precisión el ruido de fase de cada modo de fuentes supercontinuas. A través de esta plataforma, se ha demostrado que los espectros de banda lateral única en cada modo están muy cerca de la línea de base del reloj de RF, lo que indica que nuestro proceso de generación de supercontinuo no degrada significativamente las propiedades del ruido de fase. Hasta donde sabemos, este estudio es el primero en lograr simultáneamente programabilidad y capacidad de ajuste en fuentes supercontinuas ultra anchas de superficie plana mientras mantiene la robustez y la coherencia, lo que es compatible con los exigentes requisitos de la comunicación y la espectroscopia modernas. Este trabajo también abre una nueva ruta para las redes fotónicas de microondas hiperconectadas como portadores ópticos múltiples flexibles y versátiles.

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Este trabajo fue apoyado por la subvención del Instituto para la Promoción de Tecnologías de la Información y la Comunicación (IITP) financiada por el Ministerio de Ciencia y TIC de Corea del Sur (2019-0-00008).

Estos autores contribuyeron por igual: Minhyup Song, Minje Song y Seungyoung Lim.

División de Investigación de Dispositivos Fotónicos/Inalámbricos, Instituto de Investigación de Electrónica y Telecomunicaciones, Daejeon, 34129, Corea del Sur

Minhyup Song, Minje Song, Seungyoung Lim, Hyunjong Choi, Taehyun Lee, Gyudong Choi, Youngjin Jung y Joon Tae Ahn

Escuela de Ingeniería Electrónica, Universidad Nacional Kyungpook, Daegu, 41566, Corea del Sur

Seungyoung Lim y Taehyun Lee

Escuela de Informática y Tecnología de la Información, Universidad de Corea, Seúl, 02841, Corea del Sur

Hyunjong Choi

Escuela de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Corea, Seúl, 02841, Corea del Sur

Joven Jin Jung

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MS, SL y MS concibieron el proyecto; los experimentos fueron realizados por SL y MSMS diseñó y desarrolló el sistema de generación de fuente supercontinuo que consta de EO-OFC ampliados no linealmente y un modelador de pulsos línea por línea. SL y MS diseñaron el sistema de medición de ruido de fase autoheterodino modificado e implementaron un análisis de ruido de fase de fuentes supercontinuas con el sistema de medición. MS dirigió el estudio, discutió los resultados y dirigió la redacción del manuscrito. Todos los autores contribuyeron a la interpretación de los resultados y preparación del manuscrito.

Correspondencia con Minhyup Song o Minje Song.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Song, M., Song, M., Lim, S. et al. Fuentes láser supercontinuas de superficie plana programables y sintonizables a través de un esquema de modulación de fase y de intensidad electroóptica. Informe científico 12, 18036 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-22463-y

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Recibido: 21 junio 2022

Aceptado: 14 de octubre de 2022

Publicado: 27 de octubre de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-22463-y

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