[論文レビュー] Multi-optical comb metrology using relative carrier envelope phase control and demonstration for arbitrary polarization modulation

Akifumi Asahara, Kaoru Minoshima|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2017

Advanced Fiber Laser Technologies参考文献 22被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、相対的キャリアエンVELOップ位相（CEP）制御を用いたマルチオプティカルコンブメトロロジー技術を提案し、任意の偏光変調を実現する。2つのコンブ間のオフセット周波数を正確に制御することで、著者らは偏光変調コンブのコherentな生成と検出を実証し、高度なメトロロジー応用に向けた高速で正確かつ柔軟なコherent制御を可能にする。

ABSTRACT

We propose a novel measurement technique that exploits the high coherent controllability of multi-comb systems, which corresponds to a generalization of the frequency control between the comb sources. In this paper, we particularly focus on the arbitrary relative carrier envelope phase (CEP) control through the relative offset frequency of two combs. We successfully demonstrate polarization-modulated comb generation and its coherent detection in the developed system. The proof-of-principle experiment indicates the potential of multi-comb systems, enabling a rapid, precise, and arbitrary coherent modulation method utilized for a wide variety of metrological applications.

研究の動機と目的

• 光学周波数コンブの高いコherent制御性を活用した新しいマルチコンブメトロロジー技術の開発を目的とする。
• 2つのコンブ間のオフセット周波数を精密に調整することで、任意の相対的キャリアエンVELOップ位相（CEP）制御を達成することを目的とする。
• マルチコンブシステムにおけるコherentな偏光変調コンブの生成と検出を実証することを目的とする。
• 多様なメトロロジー応用に向け、高速で正確かつ柔軟なコherent変調を可能にする。

提案手法

• 2つの光学周波数コンブを用い、それぞれのキャリアエンVELOップ位相を独立に制御する手法を採用する。
• 2つのコンブ間のオフセット周波数差を安定化させることで、相対的CEP制御を実現する。
• 2つのコンブ間の相対位相をコherentに変調することで、偏光変調を誘発する。
• 偏光維持ファイバーを用いたバランスド検出方式により、偏光変調コンブのコherent検出を実施する。
• 2つのコンブ間の相対位相を安定化・制御するため、マハーズェンダ干渉計構成を用いる。
• 理論的分析と実験的検証により、相対的CEPおよび偏光変調の安定性と制御性を確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つの光学コンブ間で、オフセット周波数の調整によって相対的キャリアエンVELOップ位相制御が達成可能か？
• RQ2 マルチコンブシステムを用いて、任意の偏光変調をコherentに生成できるか？
• RQ3 生成された偏光変調コンブ信号の安定性と精度はいかほどか？
• RQ4 本システムは、実用的なメトロロジー応用に向け、高速かつ柔軟なコherent変調を可能にするか？

主な発見

• 著者らは、2つのコンブ間の相対的CEP制御を用いて、偏光変調コンブのコherent生成を成功裏に実証した。
• 正確なオフセット周波数調整により、安定的かつ任意の相対的キャリアエンVELOップ位相制御が達成された。
• 偏光変調信号のコherent検出が実験的に確認され、変調の整合性が裏付けられた。
• プロトタイプ実験により、マルチコンブシステムを用いた高速で正確かつ任意のコherent変調の実現可能性が確認された。
• 本技術により、光学周波数コンブにおける新たなコherent制御の分野が開かれ、メトロロジー分野での応用性が拡張された。
• 本手法はスケーラブルであり、さまざまな光学測定およびセンシング応用に適応可能である。