Les systèmes photoniques et optoélectroniques à symétrie parité-temps sont récemment explorés de manière intensive, qui a apporté d'importants résultats en physique fondamentale et technologique. L'une des principales caractéristiques d'un système symétrique PT est son efficacité dans la sélection de mode en laser monomode, dans lequel deux résonateurs croisés et séparés dans l'espace avec des géométries identiques sont généralement utilisés. Un système laser symétrique PT a une différence de gain fortement améliorée entre le mode dominant et les modes secondaires, rendant ainsi possible l'oscillation monomode. Cependant, des exigences strictes conduisent non seulement à une complexité structurelle accrue, coût élevé, et une forte susceptibilité aux perturbations environnementales, mais aussi limiter la compacité lorsque des dispositifs sur puce sont nécessaires.

Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et applications , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Jiejun Zhang du laboratoire clé provincial du Guangdong pour la détection et les communications par fibre optique, Institut de technologie photonique, L'Université de Jinan a proposé une nouvelle technique visant à réaliser la symétrie PT dans un seul résonateur spatial. Par la manipulation de la réponse dépendante de la polarisation du résonateur spatial, fréquences propres localisées, Gain, perte, et les coefficients de couplage de deux boucles polarimétriques formées par des lumières d'états de polarisation orthogonaux peuvent être réglés pour obtenir une symétrie PT. Le concept de symétrie polarimétrique PT proposé ouvre de nouvelles voies pour la mise en œuvre de systèmes photoniques non hermitiens, dans lequel une variété de paramètres optiques, y compris la polarisation, longueur d'onde, mode transverse et moment angulaire optique, peut être utilisé.

A titre de démonstration, un laser en anneau à fibre basé sur ce concept prenant en charge un laser stable et monomode sans utiliser de filtre optique à Q élevé est mis en œuvre. Le système symétrique PT est mis en œuvre dans une boucle à fibre unique avec diversité polarimétrique. Dans l'expérience, le laser en anneau à fibre a une longueur de cavité de 41 m avec un espacement de mode aussi petit que 4,88 MHz. L'utilisation de la symétrie polarimétrique PT permet une suppression efficace des modes secondaires avec un taux de suppression supérieur à 47,9 dB. La largeur de raie de la lumière générée par le laser à anneau à fibre est mesurée à 129 kHz avec une plage de longueur d'onde accordable de 35 nm.

"Dans une seule boucle de fibre physique, la diversité polarimétrique est mise en œuvre en contrôlant les états de polarisation de la lumière via des contrôleurs de polarisation. Un amplificateur à fibre dopée à l'erbium est incorporé pour fournir un gain optique. En réglant la perte, gain et force de couplage des deux modes polarimétriques, La symétrie PT est implémentée, qui peut être observé à partir du spectre de sortie. Étant donné qu'une seule boucle physique est requise, la mise en œuvre est considérablement simplifiée, et la stabilité est fortement améliorée."

"La largeur de raie laser mesurée est de 129 kHz, qui est élargi en raison de la forte sensibilité du système aux perturbations environnementales dues à une longue fibre dans la cavité. En supprimant ces bruits à l'aide de techniques de stabilisation de cavité active ou de systèmes laser isolés, la largeur de raie peut être réduite à sa largeur de raie lorentzienne de 2,4 kH, ." ont-ils ajouté.

"La technique présentée fournit un nouveau concept de mise en œuvre de la symétrie PT dans l'espace des paramètres non spatiaux dans les systèmes photoniques. Non limité à l'espace des paramètres polarimétriques, on peut adopter ce concept en construisant divers espaces de paramètres. Avec des structures physiques simplifiées, ce concept proposé est prêt à être appliqué dans d'autres domaines pour promouvoir l'application du mécanisme de symétrie PT, " concluent les scientifiques.