Modeling of octave-spanning Kerr frequency combs using a generalized mean-field Lugiato-Lefever model
用Newton-Raphson方法数值求解广义Lugiato-Lefever方程，模拟克尔频率梳。我们获得了极好的协议与过去的实验，即使是一个倍频程跨越comb. Simulations的速度比任何其他技术，尽管包括更多的模式比以往任何时候都快。我们的研究揭示了克尔梳与时间腔孤子和色散波的联系，为理解克尔梳的形成开辟了新的途径。
2012-11-29 physics.optics
Competition between Raman and Kerr effects in microresonator comb generation
我们研究了晶体微谐振器中的拉曼和克尔增益的影响，并确定了产生锁模频率梳所需的条件。我们从理论上表明，强，窄带拉曼增益决定了最大的微谐振器尺寸允许实现梳形成。我们在金刚石和硅微谐振器中实验验证了这一条件，并表明拉曼和克尔效应之间存在竞争，导致存在两种不同的梳状态。
2017-05-04 physics.optics
On the numerical simulation of Kerr frequency combs using coupled mode equations
结果表明，耦合模方程描述的克尔频率梳产生可以用快速傅里叶变换方法进行数值模拟。这允许使用标准算法有效地模拟跨越整个倍频程的宽带频率梳，从而在计算时间上获得数量级的改进。
2013-07-12 physics.optics
Synchronization of non-solitonic Kerr combs
同步是自然界中普遍存在的现象，表现为耦合非线性振子的频谱或时间锁定。在光子学领域，同步已经在各种激光器和振荡器系统中实现，从而实现包括相干光束组合和高精度泵浦-探测测量在内的应用。最近的实验还显示了克尔频率梳通过耦合在耗散孤子中操作的两个单独的振荡器的时域同步[即，反常群速度色散（GVD）]机制。在这里，我们展示了在非孤子，正常的GVD制度，其中锁相梳与高泵梳转换效率和相对平坦的光谱轮廓产生的克尔梳的全光同步。我们的研究结果揭示了克尔梳同步的普遍性，并将其范围扩展到孤子制度之外，在一个有效的微谐振器平台上，为相干组合的正常GVD克尔梳开辟了一条有前途的道路。
2021-04-30 physics.optics
Coherence properties of Kerr frequency combs
我们使用数值模拟的基础上扩展的Lugiato-Lefever方程（LLE），研究微谐振器中产生的克尔频率梳的稳定性。特别是，我们表明，通过固定数量的谐振器往返分离的输出字段的序列计算的合奏平均允许克尔梳的相干性量化的复杂程度的一阶相干性。我们确定不同的制度梳相干，链接到LLE的解决方案。我们的方法提供了一个实用和明确的方式来评估克尔梳的稳定性，直接连接到一个可访问的实验量。
2013-11-29 physics.optics
Closed-form solutions and scaling laws for Kerr frequency combs
给出了受驱动非线性薛定谔方程的解析解，再现了克尔梳状系统中的一大类行为，包括明孤子、暗孤子和一大类周期波列.从这个分析框架中，克尔梳面积定理和泵失谐关系的开发，提供了新的见解孤子和波列为基础的梳以及具体的设计准则。这一新的面积定理与传统的孤子面积定理有很大的不同，而传统的孤子面积定理在一定范围内对理解腔孤子是至关重要的。此外，这些封闭形式的解决方案代表的第一步，对波列形成的分析框架，并揭示了新的参数制度，增强克尔梳性能。
2015-11-13 physics.optics
Turn-key, high-efficiency Kerr comb source
我们展示了一种方法，在正常的群速度色散（GVD）制度的自动克尔梳产生。使用氮化硅中的耦合环几何形状，我们精确地控制避免模式交叉的波长位置和分裂强度，以产生低噪声频率梳，其泵浦到梳的转换效率高达41%，这是迄今为止报道的最高的正常GVD克尔梳。我们的技术能够按需生成的高功率梳状光源的应用，如波分复用在光通信。
2019-07-16 physics.optics
High-contrast Kerr Frequency Combs
从理论上解释并实验证明了在光抽运频率处产生谐波抑制的克尔频率梳。该结果在MgF $_2$光子带谐振器中实现，该谐振器在其光谱中具有降低的模式密度并且配置有分插光耦合器。2016加州理工学院政府赞助
2016-12-23 physics.optics
Routes to spatiotemporal chaos in Kerr optical frequency combs
研究了用连续激光泵浦超高质量回音壁模谐振腔获得的克尔光学频率梳中时空混沌的各种途径。Lugiato-Lefever模型用于建立关于外部可控的参数的分叉图，即泵浦激光器的频率和功率。我们发现，从图灵斑图和孤子出现的时空混沌显示出独特的动力学特征。混沌克尔梳的实验光谱也提出了这两种情况下，在极好的协议与理论谱。
2014-01-05 physics.optics
Thermal and Nonlinear Dissipative-Soliton Dynamics in Kerr Microresonator Frequency Combs
我们探讨了耗散克尔孤子的动力学响应的泵浦功率和失谐的变化，并显示如何热和非线性过程耦合这些参数的频率梳自由度。我们的实验是通过一个庞德-德雷弗-霍尔（PDH）稳定的方法，提供按需，射频控制的频率comb. PDH锁定不仅引导克尔孤子形成从冷微谐振器，但打开了一个路径，以解耦的重复和载波包络偏移频率。特别是，我们证明了相位稳定的克尔梳自由度的小数频率精度低于10^-16，与光学计时技术兼容。此外，我们调查的基本作用，剩余的激光谐振腔失谐噪声中的光谱纯度与克尔梳产生微波起作用。
2018-04-25 physics.optics
Coherent terabit communications with microresonator Kerr frequency combs
光学频率梳能够在数百个波长信道上进行相干数据传输，并有可能彻底改变太比特通信。在非线性集成微腔中产生克尔梳是一种特别有前途的选择，能够实现数十GHz的线间距，符合波分复用（WDM）网格。然而，克尔梳可能会表现出强的相位噪声和多重谱线，这使得高速数据传输到目前为止是不可能的。最近的工作表明，泵浦条件的系统调整，使低相位噪声克尔梳单谱线。在这里，我们证明了克尔梳适合于相干数据传输与先进的调制格式，提出了严格的要求的光谱纯度的光源。在第一个实验中，我们使用正交相移键控（QPSK）和16状态正交幅度调制（16 QAM）的克尔梳的后续线上编码的数据流的392 Gbit/s。第二个实验显示了克尔梳的反馈稳定性和1.44 Tbit/s的数据流传输距离高达300公里。结果表明，克尔梳可以满足高要求的要求，多太比特/秒的相干通信，从而提供了一个解决方案，向芯片级太比特/秒的收发器。
2014-02-22 physics.optics
Extending chip-based Kerr-comb to visible spectrum by dispersive wave engineering
反常群速度色散是产生亮孤子的一个关键参数，也是产生宽带克尔频率梳的一个关键参数。在传统的光子材料和结构中，由于在相关频率处的强正常材料色散，将频率梳扩展到可见波长一直是一个主要的挑战。通过孤立子诱导的切伦科夫辐射的色散波，可以将频率梳向正常色散区域扩展。然而，这种潜在的强大技术尚未用于将频率梳扩展到可见光谱。在本文中，我们展示了一种新的微谐振器结构形成的过度蚀刻氮化硅波导，使孤子诱导的切伦科夫辐射的使用，以扩展克尔梳的带宽。此外，我们表明，通过仔细的色散工程在一个耦合的微波谐振器结构，我们可以优化的性质（例如，波长和振幅），以进一步将克尔频率梳扩展到可见光谱，同时也增加总克尔梳带宽。
2017-05-30 physics.optics
Observation of Arnold Tongues in Coupled Soliton Kerr Frequency Combs
我们展示了两个耦合腔孤子为基础的克尔频率梳系统中的各种制度的同步。我们展示了耦合微谐振器的次谐波，谐波和谐波比同步，并揭示了它们的动力学阿诺德舌头的形式，在非线性动力学系统中是无处不在的结构。基于耦合Lugiato-Lefever方程的数值模拟结果很好地证实了我们的实验结果。这项研究说明了在宽范围的梳齿间距上同步克尔梳的新发现的灵活性程度，并且可以在时间和频率计量，光谱学，微波光子学，光通信和天文学中找到应用。
2019-10-02 physics.optics
Self-referencing of an on-chip soliton Kerr frequency comb without external broadening
自参考将脉冲激光系统变成自参考频率梳。这样的频率梳允许对光学频率进行计数并且具有广泛的应用。实现自参考所需的光学带宽通常经由光纤中的非线性加宽来获得。克尔频率梳领域的最新进展已经提供了一条通向开发紧凑型频率梳源的道路，该紧凑型频率梳源提供宽带频率梳，表现出微波重复率并且与片上光子集成兼容。这些设备有可能大大扩展频率梳的使用。然而，迄今为止，这种克尔频率梳的自参考仅通过应用常规的基于光纤的加宽技术来实现。在这里，我们展示了外部加宽自由自参考的克尔频率梳。一个光谱，跨越三分之二的倍频程的直接合成从连续波激光驱动的氮化硅微谐振器使用时间耗散克尔孤子的形成和孤子切伦科夫辐射。利用这一相干带宽和两个连续波传输激光器的2f-3f自参考方案，我们能够检测孤子克尔频率梳的偏移频率。通过将重复频率稳定到射频参考，自参考频率梳用于计数和跟踪连续波泵浦激光器的频率。这项工作证明了孤子克尔频率梳的主要能力，提供微波光时钟的芯片上。
2016-05-09 physics.optics
Intraresonance frequency combs in Kerr microresonators
Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；International Quantum Academy（国际量子研究院）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所）
本文通过双泵浦技术在微谐振腔单一共振中形成Kerr梳，揭示了参数驱动的相多稳态动态，简化了异步读出测量。
2026-01-12 physics.optics
Universal Dynamics of Kerr Frequency Comb Formation in Microresonators
光学频率梳允许光学频率的精确测量，并且在光谱学和光学频率计量学之外的越来越多的应用中使用。基于连续波激光束的克尔非线性介导的（超）参量频率转换，最近出现了一类基于紧凑微谐振器的频率梳发生器。尽管快速的进步和各种各样的微谐振器克尔梳平台的出现，克尔梳形成的动力学的理解仍然缺乏。特别是，在哪种状态下可以实现低相位噪声性能的问题迄今尚未得到回答，但对于该技术的未来应用至关重要。在这里，一个通用的，平台独立的理解克尔梳形成动力学的基础上，在晶体氟化镁和平面氮化硅梳发电机的实验观察。这解释了迄今为止尚未理解的各种现象，并首次揭示了低相位噪声性能的基本条件。
2011-11-13 physics.optics
Universal scaling laws of Kerr frequency combs
利用已知的Lugiato-Lefever方程的解，我们得到了克尔频率梳的普遍趋势。特别是，归一化的时间腔孤子的解决方案，使我们一个简单的分析估计的最大可达到的带宽为给定的泵谐振器参数。通过与过去的实验进行比较，包括不同范围的谐振器配置和参数的结果进行了验证。
2013-03-28 physics.optics
Transient Regime of Kerr Frequency Comb Formation
对微谐振腔中产生的光克尔频率梳的时间增长进行了实验和数值研究。我们发现，梳出现在时间尺度上的电磁场的真空波动显着超过衰荡时间的谐振器模式。如果微谐振器具有反常群速度色散，则梳状谐振器的频率谐波从光泵浦模式开始扩展。谐波具有不同的增长率，导致从顺序的四波混频过程，解释了固有锁模的梳。
2011-11-16 physics.optics
A stabilized chip-scale Kerr frequency comb via a high-Q reference photonic microresonator
我们通过将泵浦激光器锁定到一个独立的稳定的高Q值参考微谐振器和将梳齿间距锁定到一个外部微波振荡器来稳定芯片级Si3N4锁相克尔频率梳。在这种梳状结构中，泵浦激光位移对梳状结构间距变化的影响可以忽略不计。该方案是走向小型化的稳定克尔梳状系统的微谐振器参考可以潜在地集成在芯片上。稳定梳的光学谐波的分数不稳定性受到用于梳间隔锁定的微波振荡器的限制，低于1s的平均时间，并且与泵浦激光器的长期漂移相一致。
2016-07-20 physics.optics
Noise conversion in Kerr comb RF photonic oscillators
从理论上研究了连续波光泵的幅度和相位噪声到克尔频率梳重复频率的传递，重点研究了利用快速光电二极管解调克尔频率梳产生频谱纯净的射频信号。它示出的谐振器频谱的高阶色散和谐振器模式的频率相关的品质因数促进光到RF噪声转换，限制了RF信号的频谱纯度。
2014-10-31 physics.optics
Generation of a coherent near-infrared Kerr frequency comb in a monolithic microresonator with normal GVD
我们证明了实验，并从理论上解释，产生一个广泛的，从根本上锁定克尔频率梳的非线性谐振器与正常的群速度色散。实验中使用了自由光谱范围为10 GHz的氟化镁回音壁谐振腔，泵浦波长为780 nm和795 nm。观察到的频率梳的包络显着不同的克尔频率梳光谱以前报道。我们通过数值模拟表明，虽然频率梳不对应于短光脉冲的产生，所产生的谐波的相对相位是固定的。
2014-04-09 physics.optics
Investigation of Mode Interaction in Optical Microresonators for Kerr Frequency Comb Generation
研究了氮化硅微谐振器中的模式互作用。我们提供了明确的实验证据的模式之间的相互作用的两个家庭模式和模式的相互作用被证明是在正常色散的谐振腔中的梳状产生的原因。
2014-02-23 physics.optics
Theory of frequency modulated combs in lasers with spatial hole burning, dispersion and Kerr
调频（FM）频率梳构成了一个令人兴奋的替代产生等距频谱。完整的麦克斯韦-布洛赫方程组被减少到一个单一的主方程FM梳与快速动态提供洞察锁相背后的管理机制。结果表明，最近观察到的线性频率啁啾是由空间烧孔、群速度色散和非对称增益克尔效应的综合作用引起的。通过对各种半导体激光器的观察比较，认为线性啁啾是自启动调频梳的普遍现象。
2019-06-18 physics.optics
Transition between Kerr comb and stimulated Raman comb in a silica whispering gallery mode microcavity
我们从理论和实验上研究了具有大自由光谱范围（FSR）的石英微腔中调制不稳定性和拉曼增益之间的转换，揭示了我们可以选择性地从四波混频主导态转换到受激拉曼散射主导态。理论分析和实验结果都表明，在不同的自由谱段间距下，克尔梳的跃迁之间存在一个拉曼优势区。通过改变驱动功率、光腔与波导的耦合以及激光失谐量，可以有选择地获得稳定的克尔梳和拉曼态。这种可控的过渡是由于在二氧化硅回音壁模式微腔中存在调制不稳定性和拉曼增益之间的增益竞争而实现的。
2017-12-13 physics.optics
Optical Kerr Frequency Comb Generation in Overmoded Resonators
研究表明，在具有小群速度色散（GVD）的非线性光学谐振腔中，近简并光模之间的散射相互作用是产生低阈值克尔频率梳的关键因素。模的相互作用能够产生剧烈的变化，在当地的GVD，在一个显着的减少或增加的振荡阈值。它也是负责大多数观察到的梳谐振器的特点是大正常GVD。我们提出了我们的数值模拟的结果，以及支持实验数据。
2012-01-10 physics.optics
Topological dissipative Kerr soliton combs in a valley photonic crystal resonator
本研究理论提出谷光子晶体谐振器方案，可产生天生具备拓扑保护特性的耗散Kerr孤子梳，揭示其演化规律与鲁棒性，为片上非线性光子器件提供新设计思路。
2023-07-25 physics.optics
Retrieving the Complex Intracavity Pump Field of a Kerr Comb from the Through Port Data
提出了一种从通端口恢复腔内复泵浦场的方法，并通过表征正常色散微谐振腔中与暗孤子形成相关的锁模梳的时域波形进行了验证。
2014-06-04 physics.optics
Octave-spanning dissipative Kerr soliton frequency combs in $Si_3N_4$ microresonators
倍频程跨越，自参考频率梳被应用于各种领域，从精密计量到天体物理光谱仪校准。在过去的十年中，克尔频率梳发生器已成为替代方案，提供芯片级集成，高重复率和带宽，仅受群速度色散的限制。最近观察到的克尔频率梳工作在耗散克尔孤子（DKS）制度，随着色散波的形成，提供了完全相干，宽带克尔频率梳产生工程频谱包络的手段。在这里，通过仔细优化的光子大马士革制造工艺，和$\mathrm{Si_{3}N_{4}}$微谐振器与$1\,\mathrm{THz}$自由光谱范围的色散工程，我们实现了超过一个倍频程的带宽在低功率（$\mathcal{O}(100\,\mathrm{mW})$）的泵浦激光器驻留在电信C波段（$1.55\,\mathrm{μm}$），以及第一次在O波段（$1.3\,\mathrm{μm}$）。同样重要的是，我们发现，太赫兹重复率梳状状态，传统的标准适用于识别DKS梳状状态失败。调查产生的，倍频程跨越克尔梳状状态的相干性，我们明确地确定DKS国家使用的响应测量。这允许在$1.3\mathrm{\,μm}$和$1.55\,\mathrm{μm}$的两个泵浦激光波长处展示倍频程跨越DKS梳状状态，包括迄今为止生成的最宽DKS状态，跨越超过$200\,\mathrm{THz}$的光学带宽。倍频程跨越DKS频率梳可以形成计量或光谱学的基本构建块，并且它们在$1.3\mathrm{\,μm}$上的…
2017-02-28 physics.optics
Spatiotemporal Model for Kerr Comb Generation in Whispering Gallery Mode Resonators
我们建立了一个精确的偏微分方程来模拟回音壁模腔中克尔梳的产生。该方程是Lugiato-Lefever方程的变体，其包括高阶色散和非线性。这种时空模型，其主要变量是总的腔内场，是显着更适合于大跨度梳的理论理解和数值模拟比模态展开的方法。它使我们能够探索脉冲的形成，其中大量的模式相互作用的合作。这种通用的方法可以直接扩展到包括高阶色散，以及其他现象，如拉曼，布里渊和瑞利散射。我们首次证明，当色散是异常的，克尔梳产生可以出现作为耗散腔孤子的光谱签名，导致宽跨度梳低泵浦。
2012-10-31 physics.optics
Origins of clustered frequency combs in Kerr microresonators
最近的实验表明，宽间距的参量边带的产生，可以演变成“集群”的光学频率梳克尔微谐振器。在这里，我们描述的物理基础，形成这样的簇梳状态。特别是，我们表明，所需的初始边带生成的相位匹配是这样的（至少）的边带经历异常色散，使边带驱动频率梳形成通过退化和非退化四波混频。我们验证我们的建议，通过结合在氟化镁微谐振器和相应的数值模拟的实验观察。我们还调查的相干特性所产生的集群频率梳。我们的研究结果提供了有价值的见解宽间距的参数边带和集群频率梳克尔微谐振器的产生和动力学。
2018-05-30 physics.optics
Dispersive wave emission from dark solitons in microresonator-based Kerr frequency combs
利用一个扩展的Lugiato-Lefever方程的三阶色散，我们数值计算表明，形成在正常色散的微谐振器的暗腔孤子能够发射色散波在正常和异常的色散区域，类似于常见的明亮的腔孤子的行为。产生的色散波可以准确地预测耗散辐射理论。此外，我们证明了在正常色散区的情况下，色散波是由存在三阶色散的暗孤子发射的克尔频率梳的稳定性增强。
2015-11-10 physics.optics
From the Lugiato-Lefever equation to microresonator based soliton Kerr frequency combs
该模型通常被称为Lugiato-Lefever方程（LLE），于1987年提出，旨在为非线性光学中的耗散结构和斑图形成提供一个范例。该模型描述了一个受驱动、失谐和阻尼的非线性薛定谔方程，产生了耗散的时空孤子。最近，随着时间耗散克尔孤子（DKS）的发现，在LLE中假设的相当理想化的条件已经以连续波驱动的光学微谐振器的形式实现。这些实验表明，LLE是克尔频率梳的完美和准确的描述-在2007年首次观察到，即LLE最初制定后20年。- 并且具体描述孤子状态。在2013年观察到在晶体微谐振器中的克尔频率梳中自发形成，这种DKS是优选的操作状态，提供相干和宽带光学频率梳，其带宽可以利用孤子诱导的加宽现象来扩展。基于微谐振器的孤子克尔频率梳结合其芯片化和集成的能力，已经在自参考频率梳、双梳光谱、频率合成、低噪声微波产生、激光频率测距和天体物理光谱仪校准等方面得到了应用，并有可能使梳状技术变得无处不在。因此，在受驱动的、耗散的非线性光学系统中的斑图形成正成为孤子微梳技术的核心物理。
2018-11-26 physics.optics
A method to determine formation position of comb teeth of Kerr micro-comb under the influence of and nonlinearity
本文提出一种基于不同边模泵浦阈值的方法，用于确定具有二阶和三阶非线性的微环腔中边模梳齿的形成位置，并通过二阶自相关函数光谱模拟验证了其量子动力学解释与实验结果一致。
2023-07-31 physics.optics
Brillouin-Kerr soliton frequency combs in an optical microresonator
在光学微谐振腔中产生布里渊激光，利用产生的布里渊激光在同一腔中激发克尔频率梳，实现了孤子克尔微梳。腔内布里渊激光泵浦方案使我们能够利用蓝失谐输入泵浦获得孤子态。由于所产生的布里渊激光的超窄线宽和低噪声特性，即使使用相对宽线宽的二极管激光器，所观察到的孤子微梳也表现出窄线宽的梳状线和稳定的重复率。此外，我们证明了一个低噪声微波信号的相位噪声水平为-24 dBc/Hz（10 Hz），-111 dBc/Hz（10 kHz）和-147 dBc/Hz（1 MHz偏移）的11.14 GHz载波，只有一个自由运行的输入泵。由于布里渊-克尔孤子微梳易于实现，且具有良好的性能，使得该方案具有很好的实际应用前景。
2020-08-14 physics.optics
Generation of Kerr combs centered at 4.5μm in crystalline microresonators pumped by quantum cascade lasers
本文报道了利用室温量子级联激光器泵浦CaF2和MgF2回音壁模式微谐振器，首次在4.5μm中红外波段产生克尔光频梳，并在约20mW泵浦功率下实现超过半个倍频程的频谱宽度。
2015-05-31 physics.optics
Switching dynamics of dark-pulse Kerr comb states in optical microresonators
耗散克尔孤子是存在于光学微谐振腔中的一种局域结构。它们导致了微梳的形成-芯片级频率梳，通过利用硅光子学的进步，可以促进精确的频率合成和计量。以前的演示主要集中在反常色散微谐振器。尽管如此，局域结构也存在于正常的色散制度的形式循环暗脉冲，但其物理动力学是远远没有被理解。在这里，我们报告的发现可逆切换相干暗脉冲克尔梳，从而不同的国家可以确定性地访问。此外，我们揭示了暗脉冲克尔梳的形成与一个新的共振的出现，一个功能，从来没有观察到暗脉冲，并归因于孤子行为。这些结果有助于理解在少模微谐振器的非线性物理，并提供洞察与高转换效率的微梳的产生。
2019-10-24 physics.optics
The effect on Kerr comb generation in a clockwise and counter-clockwise mode coupled microcavity
研究了在小型回音壁模微腔中，顺时针（CW）和逆时针（CCW）模之间的固有模耦合对克尔梳产生的影响。我们的数值分析使用耦合Lugiato-Lefever方程揭示了耦合强度的范围内，可以在CW方向上获得孤子脉冲。研究还表明，CCW梳齿功率取决于CW和CCW模式之间的耦合强度。除了模拟，我们进行了实验，以确认之间的CW和CCW梳状模的功率比取决于耦合强度，实验结果与模拟结果吻合良好。这一研究有助于我们理解CW和CCW模式耦合与克尔梳产生的关系，以及对孤子形成的影响。
2017-09-29 physics.optics
Phase stabilization of Kerr frequency comb internally without nonlinear optical interferometry
光学频率梳（OFC）技术已经成为精密频率计量、时间重新定义、极端光-物质相互作用和阿秒科学等科学突破的基石。虽然目前基于锁模激光的OFC在扩展科学前沿方面取得了巨大成功，但其在实验室环境之外的实际应用中的使用仍然是一个未解决的挑战。基于微谐振器的OFC，或克尔频率梳，最近已经成为一个候选的解决方案的挑战，因为他们的更好的尺寸，重量和功耗（SWaP）。另一方面，目前的相位稳定技术需要外部光学参考或功率要求高的非线性过程，推翻了克尔频率梳的SWaP优势。引入相位控制的新概念，本文报道了一种不需要任何光学参考或非线性过程的内稳相克尔频率梳。我们用腔诱导调制不稳定性理论解析地描述了梳状波的产生，并首次证明了光频率可以通过控制两个内部可访问的参数来稳定：一个固有的梳状波偏移和梳状波间距。这两个参数都被锁相到微波基准，残余相位噪声分别为55 mrad和20 mrad，由此产生的梳间频率不确定度为0.08 Hz或更小。环外测量证实整个梳具有良好的相干性和稳定性，测得的光频分数不稳定度为5x 10 ^-11/sqrt（t）。新的相位稳定方法保留了克尔频率梳的关键优势和芯片级电子和光子集成的潜力。
2016-11-09 physics.optics
A low-phase-noise 18 GHz Kerr frequency microcomb phase-locked over 65 THz
激光频率梳是一种相干光源，可同时为精密计量提供原始频率间隔，并为超快和阿秒科学提供基础。最近，高Q值微谐振器中的非线性参数转换已被建议作为光学频率梳的替代平台，尽管几乎所有的频率都在100 GHz或更高。在这里，我们报告了一个低相位噪声的片上克尔频率梳与模式间距兼容的高速硅光电子学。氮化硅螺旋谐振器的波导横截面被设计成具有小的且平坦的群速度色散，使得克尔频率梳包含创纪录的3，600个锁相梳线。我们研究了单边带相位噪声以及长期频率稳定性，并报告了迄今为止18 GHz克尔梳状振荡器在1 MHz偏移下实现的最低相位噪声基底为-130 dBc/Hz，以及反馈稳定，以在1 s内实现7 x10 -11的频率Allan偏差。报告的系统是一个有前途的紧凑的平台，实现自参考克尔频率梳，也为高容量的相干通信架构。
2015-02-18 physics.optics
A Kerr-microresonator optical clockwork
克尔微谐振器通过连续波（CW）激光的非线性相互作用产生有趣的和有用的电磁辐射的基本状态。利用光子集成技术，可以实现低噪声、小尺寸、低功耗、可扩展制造以及光子学和电子学的异构组合的功能器件。克尔孤子在克尔微谐振腔中稳定地传播，是产生相干超快脉冲串和超宽带光学频率梳的重要光源。使用f-2f技术，克尔梳支持光学合成和计量的载波包络偏移相位稳定。本文介绍了一种基于光频分（OFD）的克尔微谐振器光钟系统，它是一种将光钟的分数频率稳定度转换为较低频率的电子钟信号的有效技术。这里介绍的时钟是基于氮化硅（Si $_3$ N $_4$）微谐振器，支持光学频率梳组成的孤子脉冲在1太赫兹重复率。通过整个Si $_3$ N $_4$梳的电光相位调制，我们任意地在Si $_3$ N $_4$梳模式之间生成附加的CW模式;在操作上，这降低了脉冲训练重复频率，并且可以用于实现到微波域的OFD。我们的实验特征的剩余频率噪声的克尔微谐振器钟表的一部分，在$10^{17}$，这打开了可能性，使用克尔梳与高性能的光学时钟。此外，光子集成和1太赫兹分辨率的Si $_3$ N $_4$频率梳，使其有吸引力的宽带，低分辨率的液相吸收光谱，我们证明与近红外测量的水，脂质和有机溶剂。
2018-11-01 physics.optics
Feshbach Resonances in Kerr Frequency Combs
我们证明了在连续波相干光泵浦下，非线性环形谐振腔中产生的频率梳的功率和重复频率都受到调制。这种调制是由连续波背景与谐振腔中激发的光脉冲相互作用引起的，并且发生在具有非零高阶色散和波长相关品质因数的谐振腔中。调制频率对应于泵浦频率与谐振器中泵浦模式的本征频率的失谐。
2014-10-31 physics.optics
Dispersion tailoring in wedge microcavities for Kerr comb generation
微谐振器中群速度色散的整形是产生宽带光学频率梳的重要组成部分。小型谐振器-具有紧凑的弯曲半径-提供宽梳形成所需的大自由光谱范围。然而，更紧密的弯曲通常限制梳形成，因为它增强了正常的群速度色散。我们的实验表明，工程的侧壁角的小半径（100 $μ$ m），3 $μ$ m厚的二氧化硅楔形微盘，使正常和异常制度的色散调谐，而不会显着影响自由光谱范围。使用楔角为$55^{\circ}$（反常色散）的微盘来演示300 nm带宽的克尔光学频率梳。
2020-03-25 physics.optics
Efficient Kerr soliton comb generation in micro-resonator with interferometric back-coupling
非线性克尔微谐振腔在耗散孤子的理解及其在光学频率梳产生中的应用方面取得了根本性的突破。然而，泵浦功率到孤子频率梳的转换效率通常保持在百分之几以下。我们介绍了一种混合马赫-曾德尔环形谐振腔的几何形状，由一个微环形谐振腔嵌入在一个额外的腔与两倍的环的光路长度。所得到的干涉反向耦合使得能够实现对泵浦耗尽的前所未有的控制：实验证明，利用孤子晶体梳，泵浦到频率梳的转换效率高达可用功率的98%。我们通过产生各种各样的耗散克尔孤子梳来评估所提出的片上几何结构的鲁棒性，这需要较低的泵浦功率，当与具有相同参数的隔离微环谐振器相比时。具有反馈的微谐振器能够获得相干孤子梳产生的新机制，并且非常适合于在天文学、光谱学和电信中的梳应用。
2021-06-23 physics.optics
On phase-locking of Kerr combs
本文从理论上研究了克尔光学频率梳的频谱分量在图灵斑图动力学范围内的锁相现象。我们表明，这些图灵模式显示出特别强大和强大的锁相，源于一个级联的锁相三重态渐近导致的模式之间的全局锁相。定义的光脉冲的形状的本地和全球的相位锁定关系的解析确定。我们的分析还表明，孤子显示一个弱得多的相位锁定，可以更容易地被破坏比在图灵模式制度。我们的研究结果表明，图灵模式通常是最适合的应用程序需要最高的稳定性。实验产生这样的梳也进行了详细讨论，在良好的协议与数值模拟。
2014-01-05 physics.optics
Deterministic generation of single soliton Kerr frequency comb in microresonators by a single shot pulsed trigger
克尔孤子频率梳产生在单片微谐振器最近引起了极大的兴趣，因为它使芯片级的几个周期的脉冲产生在微波速率与平滑的倍频程跨越频谱的自参考。这种通用平台在双梳光谱学、低噪声光频率合成、相干通信系统等方面有着重要的应用。然而，在微谐振器中直接且确定性地产生和维持单孤立子状态仍然具有挑战性。在本文中，我们提出并从理论上证明了单孤子克尔频率梳的激发连续波驱动的非线性微腔与脉冲触发种子。与目前报道的大多数频率调谐方案不同，我们证明了一个充满活力的Single Shot脉冲可以确定性地触发单孤子态，而不会经历任何不稳定或混沌状态。泵浦频率和腔谐振都不需要调谐。所产生的锁模单孤子克尔梳是鲁棒的，对扰动不敏感。即使当考虑到由腔内光的吸收引起的热效应时，所提出的单脉冲触发方法仍然有效，而不需要任何热补偿装置。
2018-02-06 physics.optics
Efficient visible frequency comb generation via Cherenkov radiation from a Kerr microcomb
光学频率梳实现了最先进的应用，包括频率计量、光学时钟、天文测量和传感。基于微谐振器的克尔频率梳或微梳的最新演示为光子芯片上的可扩展和稳定的梳源铺平了道路。然而，在可见光波长范围内产生微梳受到大的材料色散和光损耗的限制。本文提出了一种在高Q值氮化铝微腔中有效产生可见光微梳的方案。增强的Pockels效应将红外和可见光模式强烈耦合成混合模式对，它们参与克尔微梳的产生过程，并在相隔一个倍频程的可见光波段产生强的切伦科夫辐射。一个令人惊讶的高转换效率为22%的实现从泵浦激光到可见光梳。我们进一步证明了一个强大的频率调谐的可见光梳由一个以上的自由光谱范围，并将其应用到基于水的染料分子溶液的吸收光谱。我们的工作标志着高效率的可见光微梳产生和利用的第一步，它也提供了在一个微腔器件中的普克尔斯效应及其与克尔非线性强耦合的意义的见解。
2017-04-13 physics.optics
Microresonator Kerr frequency combs with high conversion efficiency
基于微谐振器的克尔频率梳（微梳）产生可能会彻底改变从电信到光学频率合成的各种应用。然而，锁相微梳通常具有限于几个百分比的低转换效率。在这里，我们报告的实验结果，实现约30%的转换效率（约200 mW的芯片上的梳功率不包括泵）在光纤通信波段与宽带锁模暗脉冲梳。本文给出了适用于任何锁相微梳态的效率的一般分析。泵浦的有效耦合条件以及局域时域结构的占空比在确定转换效率中起关键作用。我们观察到的高效率梳状状态是相关的应用，如光通信，需要高功率每梳线。
2016-10-13 physics.optics
Avalanche Sensing via Kerr frequency comb in an Optical Microcavity
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Washington University（华盛顿大学）
利用克尔非线性效应，通过光微腔中的频梳突发状态转变实现高灵敏度雪崩传感
2026-03-10 physics.optics
Emerging material systems for integrated optical Kerr frequency combs
克尔频率梳的实验实现代表了材料、物理和工程研究的融合，这种共生关系继续支撑着当今梳状创新的努力。虽然最初的重点是开发基于腔的频率梳依赖于现有的微谐振器架构和经典的光学材料，但近年来，这一趋势已被打乱。本文回顾了最新的成就，频率梳产生谐振腔，将它们放置在更广泛的历史背景下的领域。在介绍了完善的材料系统和设备设计后，对新兴的材料和设备架构进行了研究。具体而言，非常规的材料系统，以及非典型的设备设计，使定制的色散曲线和改善梳性能相比，目前的最新技术水平。剩余的挑战和未来的前景，基于腔的频率梳领域进行了评估。
2020-01-02 physics.optics
Dynamic Interplay Between Kerr Combs and Brillouin Lasing in Fiber Cavities
研究了一种可重构的非互易光纤环形腔结构，用于产生可调谐光学频率梳。利用非线性光纤腔中的双色布里渊激光和级联四波混频可以获得相干梳。我们介绍了一个数值模型的空腔系统，这是通过与实验比较验证。我们的工作表明，模式牵引效应的重要性，控制的泵浦激光失谐，在设置的动力学的梳。这种效果以及多模激光的影响在以前的光纤实验中被忽视。我们讨论了这些限制，并设计了这些系统的几个标度律。
2022-12-16 physics.optics
Optimization of a fiber Fabry-Perot resonator for low-threshold modulation instability Kerr frequency combs
本文通过广义Lugiato-Lefever方程的线性稳定性分析推导了调制不稳定性功率阈值，结合功率增强因子与最佳耦合概念，预测并实验验证了光纤法布里-珀罗腔生成低阈值克尔频率梳的理想制造参数。
2024-06-04 physics.optics
Raman-induced Kerr-effect dual-comb spectroscopy
我们报告的第一个演示非线性双频梳光谱。在多外差飞秒拉曼诱导克尔效应光谱学中，由光谱窄泵浦的分子振动的相干激发产生的拉曼增益被压印到飞秒激光频率梳探针光谱上。由这些光束和样品的非线性相互作用引起的双折射信号对频率梳状本机振荡器进行外差，该频率梳状本机振荡器具有与梳状探针的重复频率略有不同的重复频率。这种时域干涉在短的测量时间内提供对宽光谱带宽上的相位和振幅拉曼光谱的多路复用访问。实验证明，在200 GHz的光谱分辨率，293 μs的测量时间和10^-6的灵敏度，液体样品表现出C-H伸缩拉曼位移。
2012-08-06 physics.optics
Stable dark and bright soliton Kerr combs can coexist in normal dispersion resonators
利用Lugiato-Lefever模型，分析了正常色散区中三阶色散对暗孤子和亮孤子克尔频率梳的存在性和稳定性的影响。在没有三阶色散的情况下，在一个扩展的参数范围内只存在暗孤子，而三阶色散允许稳定的暗孤子和亮孤子共存。可逆性被打破，连接顶部和底部均匀解决方案的开关波的形状被修改。亮孤子的产生是由于开关波剖面中振荡的产生。最后，在足够强的三阶色散存在下，暗孤子的振荡不稳定性也得到了抑制。
2016-09-29 physics.optics
Observation of Correlation between Route to Formation, Coherence, Noise, and Communication Performance of Kerr Combs
基于级联四波混频的微谐振器光学频率梳作为片上光通信的多波长光源具有潜在的吸引力。在本文中，我们比较了由两种不同的氮化硅微谐振器产生的梳状结构的时域相干性、射频（RF）强度噪声和单独线路光通信性能。由一个微谐振器产生的梳状结构直接与由单个自由光谱范围（FSR）间隔开的线形成，并表现出高相干性、低噪声和优异的10 Gbit/s光通信结果。由第二微谐振器产生的梳最初以多个FSR线间距形成，随后填充额外的线以达到单个FSR间距。这种梳表现出降低的相干性，增加的强度噪声，和严重降低的通信性能。据我们所知，这项研究是第一个同时调查和观察的路径之间的相关性梳形成，相干性，噪声和光通信性能的克尔梳。
2012-10-27 physics.optics
