Integrated microheater on the 4H-silicon-carbide-on-insulator platform and its applications
本研究在4H-SiCOI平台上集成微加热器实现可调谐性，实现11.7 pm/mW调谐速率和快速热光扫描，用于确定性单孤子态访问及梳线滤波，为芯片级应用铺路。
2025-06-18 physics.app-ph physics.optics
Second harmonic generation in a high-Q lithium niobate microresonator fabricated by femtosecond laser micromachining
报道了利用飞秒激光微加工技术在石英陶瓷上制作高Q值的铌酸锂回音壁模微谐振器。微米级（直径~82 μm）LN谐振腔在1550 nm波长范围内具有2.5 × 10^5的Q因子。此外，在片上LN微谐振器中，演示了连续波可调谐单纵模泵浦激光器在片上LN微谐振器中的二次谐波产生。采用光纤锥将泵浦激光器耦合到微谐振腔中，归一化转换效率为1.35 × 10 ^-5/mW。
2014-08-31 physics.optics
Modes trimming and clustering in a weakly perturbed high-Q whispering gallery microresonator
通常，高Q值微谐振器可以容纳丰富的回音壁模式（WGM），模式数随着微谐振器的尺寸而增加。在重组剩余模式的同时去除不必要的模式是至关重要的，然而，这已被证明是具有挑战性的，并且通常导致与微谐振器的Q的折衷。在这里，我们揭示了一个有效的和可控的模式修剪和集群机制的基础上产生的多边形和星形模式的弱扰动锥形光纤耦合锂钛酸盐回音壁微谐振器。在实验上，通过调节激发波长或改变锥形光纤与圆形微谐振腔之间的耦合位置，在单个微谐振腔中依次观察到了各种多边形和星形模，这与我们的理论模型可以很好地再现。这一发现提供了一个无处不在的解决方案，广泛的应用需要精心选择和组织的高Q WGM。
2022-10-25 physics.optics
Coupled high Q-factor Surface Nanoscale Axial Photonics (SNAP) microresonators
我们实验证明了一系列相同的两个，三个和五个耦合高Q因子表面纳米轴向光子（SNAP）微谐振器形成的光纤半径的周期性纳米级变化。这些微谐振器沿着18 \mum半径的光纤以100 \mum周期制造。这些微谐振器的轴向FWHM为80 \mum，并且它们的Q因子超过107。此外，我们展示了一个SNAP微谐振器的轴向半高宽小至30 \mum和小至10 \mum的基模的轴向半高宽。这些结果可能使记录低损耗耦合光子微器件在光纤平台上的密集集成成为可能。
2011-12-21 physics.optics
High-Q silk fibroin whispering gallery microresonator
我们实验证明了一个芯片上的全丝素蛋白回音壁模式微谐振器，通过使用一个简单的成型和溶液浇铸技术。制作的丝蛋白微谐振器的品质因数达到10^5。在此丝素蛋白微环中实现了高灵敏度的温度传感器，其灵敏度为1.17 nm/K，是以前基于WGM谐振器的温度传感器的8倍。这为在柔性芯片上制造生物可降解和生物相容的基于蛋白质的微谐振器以用于生物光子学应用开辟了道路。
2016-07-25 physics.optics
On-chip tuning of the resonant wavelength in a high-Q microresonator integrated with a microheater
我们报告的高品质（高Q值）的因素与芯片上的微加热器集成的微环谐振器的制造。微谐振器和微加热器都是采用飞秒激光三维（3D）微加工制作的。位于离微谐振器约200微米处的微加热器具有200微米乘400微米的覆盖区尺寸。微谐振器中的谐振波长的调谐已经通过改变施加在微加热器上的电压来实现。谐振波长的漂移显示出对施加在微加热器上的电压的平方的线性依赖。我们发现，微谐振器的响应时间小于10秒，这是显着短于传统的加热仪器，如外部电加热器达到热平衡所需的时间。
2014-11-18 physics.optics
Ultra-high-Q tunable whispering-gallery-mode microresonator
典型的微谐振器在谐振之间表现出大的频率间隔和有限的可调谐性。这阻碍了它们在需要微腔的谐振与预定频率一致的大类应用中的使用。在这里，我们通过实验克服了这一限制，使用由标准光学玻璃纤维制成的高度扁长形回音壁模式“瓶微谐振器”。我们的谐振器结合了3.6亿的超高品质因数、小模体积和近无损光纤耦合（回音壁模式谐振器的特征），以及可实现完全可调谐性的简单可定制模式结构。
2010-07-05 physics.optics
Radiation Hardness of High-Q Silicon Nitride Microresonators for Space Compatible Integrated Optics
集成光学在空间应用中具有明显的优势，因为它将许多元件集成到单片坚固的芯片上。随着集成光学不同构件的发展，回答它们对电离辐射的耐受性的重要问题是有意义的。在这里，我们研究质子辐射对波导环形成的高Q值氮化硅微谐振器的影响。我们表明，高能量质子的照射对微谐振器的线性光学损耗没有持久的影响。
2014-06-02 physics.optics
Surface nanoscale axial photonics: Robust fabrication of high quality factor microresonators
最近引入的表面纳米尺度轴向光子学（SNAP）使得通过光纤表面的微小变形来制造高Q因子微谐振器和其他光子微器件成为可能。为了成为一种实用和强大的技术，SNAP平台需要能够在纳米级上对光纤半径进行可重复修改的方法。在这封信中，我们展示了超精确的制造高Q因子微谐振器的光纤半径和折射率的纳米级修改使用的CO2激光器和紫外准分子激光束曝光。在有效光纤半径的变化范围内，所实现的制造精度优于2埃。
2012-01-29 physics.optics
High-Q AlN microresonators for nonlinear near-infrared and near-visible photonics
Tsinghua University（清华大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）
本研究通过优化制造工艺，实现了高Q因子的AlN微谐振器，用于非线性近红外和近可见光子学，并展示了其在微梳生成和拉曼激光中的应用。
2026-01-06 physics.optics
On chip, high-sensitivity thermal sensor based on high-Q polydimethylsiloxane-coated microresonator
通过在硅片上的石英环形微谐振器表面涂覆一层聚二甲基硅氧烷（PDMS），实现了高灵敏度的热传感。具有高Q值的回音壁模式（WGM），PDMS涂层微谐振器对环境温度变化高度敏感。我们发现，当PDMS层变厚时，由于PDMS的负热光系数，WGM随温度的升高经历了从红移到蓝移的转变。测得的灵敏度（0.151 nm/K）是一个数量级高于纯硅微腔传感器。热传感器的超高分辨率也被分析达到10- 4K。
2010-11-01 physics.optics
Ultra-high Q whispering-gallery-mode bottle microresonators: properties and applications
高度扁长形回音壁模式的“瓶微谐振器”最近吸引了相当大的关注，由于其优越的性能。我们的实验表明，这样的谐振器提供超高的品质因数，微观模式体积，和近无损的光耦合和输出使用超薄光纤。此外，瓶微谐振器具有简单和可定制的模式结构。这使得能够使用机械应变和在分插配置中同时耦合两个超薄耦合光纤来实现完全可调谐性。我们提出了基于这些特性的两个应用：在腔量子电动力学实验中，我们主动稳定的频率的瓶微谐振器的原子跃迁，并在超高真空环境中操作它，以耦合单个激光冷却原子的谐振腔模式。在第二个实验中，我们表明，瓶微谐振器可以用作低损耗，窄带分插滤波器。利用石英谐振器材料的克尔效应，我们进一步证明了这种器件可以用于单波长全光信号处理。
2011-05-02 physics.optics
Dispersion engineering of high-Q silicon microresonators via thermal oxidation
我们提出并证明了一种方便和灵敏的技术，精确工程的群速度色散在高Q硅微谐振器。通过精确控制硅微盘谐振器的表面氧化厚度，我们能够精确地管理零色散波长，同时进一步提高器件的高光学质量，光学Q值接近一百万。所展示的色散管理使我们能够实现具有精确工程发射波长的参数生成，这在集成硅非线性和量子光子学中显示出巨大的应用潜力。
2014-05-06 physics.optics
High-Q Whispering-Gallery-Modes Microresonators in the Near-Ultraviolet Spectral Range
高$Q$回音壁模式微谐振器是开发紧凑型相干源（如单频激光器或频率梳）的基石。本文报道了近紫外区回音壁微球的详细特性。谐振器中的光耦合是由于一个强大的角度抛光光纤允许调查不同的耦合制度。在420 nm波长下报告了$2.2 \times 10^8$的固有$Q_0$因子和$7.3 \times 10^4$的精细度。物理机制有助于$Q_0$ -因素进行了讨论，并绘制路线，以提高性能。这种高$Q$因子和高精细度是简化基于WGM微谐振器的光子器件研究的关键因素。
2022-11-07 physics.optics
Analysis of high-order dispersion on ultrabroadband microresonator-based frequency combs
我们数值研究了高阶色散对基于微谐振器的光学频率梳的时间和光谱特性的影响。利用矩量法研究了腔内孤立子的时间动力学行为。理论和数值计算结果表明，时间位移是由高奇阶色散而不是高偶阶色散引起的。通过对腔内切伦科夫辐射的分析，详细阐明了高阶色散对梳状包络的影响。我们进一步证明了超宽带光学频率梳的频谱包络可以通过使用多个零色散波长的色散分布来设计。
2014-03-02 physics.optics
Monolithic integration of a high-quality factor lithium niobate microresonator with a free-standing membrane waveguide using femtosecond laser assisted ion beam writing (FLAIBW)
我们展示了一个高品质因数的锂酸盐微盘谐振器与一个独立的薄膜波导集成。我们的技术是基于飞秒激光直写产生的预结构，然后通过聚焦离子束铣削，降低了制造的结构的侧壁的表面粗糙度到纳米级。实现了集成波导与微盘之间的高效光耦合，测得微谐振器的品质因数高达1.67* 10 ^5。
2017-01-19 physics.optics
Microresonator-Based Comb Generation without an External Laser Source
最近的发展表明，高Q值微谐振器中的参量四波混频（FWM）是产生光学频率梳的一种非常有前途和有效的方法，其应用包括光谱学、光学时钟、任意波形产生、频率计量和天文光谱仪校准。这些微谐振器平台中的每一个都利用了一种方案，其中系统由单频激光器在腔谐振下泵浦。该方案需要将泵浦波长调谐到谐振中，并且所产生的梳对泵浦功率或频率的波动敏感，这会破坏软热锁和梳的产生。我们展示了一种新型的光纤微谐振器双腔结构，由于其高态密度，优先振荡在微谐振器的模式，并产生强大的宽带梳（> 900 nm），而无需外部泵浦激光器。这种方案可以大大简化梳产生过程，并允许具有片上放大器的完全集成的芯片级源。
2013-05-22 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
Fabrication of a microresonator-fiber assembly maintaining a high-quality factor by CO2 laser welding
本研究结合飞秒激光三维微加工与 CO2 激光焊接，将光纤锥可靠组装到微环形谐振器，并通过优化接触位置使组件保持 2.12×10^6 的高Q因数。
2015-09-18 physics.optics
Frequency combs and coherent dissipative structures in nonlinear optical microresonators
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Laboratoire Temps-Fréquence, Université de Neuchâtel（纳沙泰尔大学时间频率实验室）；Swiss Federal Institute of Technology (EPFL)（瑞士联邦理工学院（洛桑联邦理工学院））
非线性光学微谐振器通过低功率连续波激光实现参数振荡，支持多种相干耗散结构，如耗散 Kerr 孤子和开关波，构成相干光学频率梳，光子芯片集成使其微型化。
2026-04-07 physics.optics
Frequency comb up- and down-conversion in a synchronously-driven $χ^{(2)}$ optical microresonator
光学频率梳是光学精密测量的关键。虽然大多数频率梳在近红外区工作，但许多应用需要中红外、可见光甚至紫外波长的频率梳。频率梳可以通过非线性光学过程转移到其他波长，然而，这对于高重复率频率梳来说变得极具挑战性。在这里，它表明，一个同步驱动的高Q值微谐振器与二阶光学非线性可以有效地转换高重复频率的近红外频率梳可见光，紫外和中红外波长提供了新的机会，微谐振器和电光梳的应用，包括分子传感，天文学和量子光学。
2018-09-04 physics.optics
Integration of an optical fiber taper with an optical microresonator fabricated in glass by femtosecond laser 3D micromachining
本文报道了一种高品质因数的微环谐振器的研制。例如，在临界耦合条件下测量的Q因子为约3.24x10^6），使用飞秒激光三维（3D）微加工。光耦合进和出的微谐振器已经实现了可靠地组装与微环的光纤锥。通过使用CO2激光照射将光纤锥焊接到微环的侧壁上来实现光纤锥到微环的组装。集成微谐振器在空气中测量时保持3.21x10^5的高Q因子。
2014-02-06 physics.optics
Ultra-precise, sub-picometer tunable free spectral range in a parabolic microresonator induced by optical fiber bending
本研究通过受控弯曲光纤制造抛物线轮廓的SNAP微谐振器，实现窄至1皮米的均匀自由光谱范围，并可在1.09至1.72皮米范围内以±0.01皮米精度连续调谐，适用于可调谐低重复率光学频率梳和延迟线。
2024-05-27 physics.optics
Coherent suppression of backscattering in optical microresonators
当光沿着波导传播时，一部分场可以被瑞利散射体反射。在高品质因数回音壁模式微谐振器中，这种固有的背散射主要是由表面或体材料缺陷引起的。对于几种类型的基于微谐振器的实验和应用，腔中的最小后向散射至关重要，因此，抑制后向散射的能力是必不可少的。我们证明，引入一个额外的散射到近场的高品质因数的微谐振器可以相干地抑制微谐振器中的后向散射量超过30 dB。该方法依赖于控制散射体的位置，使得本征场和散射体引起的反向传播场相消干涉。这种技术在微谐振器应用中是有用的，其中反向散射目前限制了器件的性能，例如环形激光陀螺仪和双频梳，它们都受到注入锁定的影响。此外，这些发现对于集成光子电路是有意义的，其中背反射可能对激光源或其他组件的稳定性产生负面影响。
2021-01-05 physics.optics
Communication-ready high-power soliton microcombs in highly-dispersive Fabry-Perot-microresonators
State Key Laboratory for Artificial Microstructure and Mesoscopic Physics and Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室及纳米光电前沿科学中心）；Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics（北京大学长三角光学光电科技研究院）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；State Key Laboratory of Advanced Optical Communications System and Networks, School of Electronics, Peking University（北京大学电子工程学院先进光通信系统与国家网络重点实验室）
本研究提出了一种高功率soliton微梳平台，通过高色散设计实现每线毫瓦级功率，可直接应用于高速相干通信系统。
2025-12-02 physics.optics
Widely FSR tunable high Q-factor microresonators formed at the intersection of straight optical fibers
本研究提出一种在直光纤交叉处形成的新型高Q微谐振器，通过光纤小角度旋转（1-15毫弧度）实现FSR从2皮米到10皮米的宽调谐，具备低应力、易小型化及MEMS集成潜力，可应用于可调延迟线等器件。
2025-04-14 physics.optics
Laser diode self-injection locking to an integrated high-Q Fabry-Perot microresonator
本研究将自注入锁定技术扩展到芯片集成高Q值法布里-珀罗微谐振器，通过理论模型与实验验证，实现了受基本热折射噪声限制的窄线宽激光器，与理论高度一致，助力芯片级低噪声激光系统。
2024-11-07 physics.optics
Photonic Damascene Process for Integrated High-Q Microresonator Based Nonlinear Photonics
高限制、集成氮化硅（SiN）波导最近成为片上非线性光学器件的有吸引力的平台。具有反常群速度色散（GVD）的高Q值SiN微谐振器的制备使宽带非线性光学频率梳的产生成为可能。这种频率梳已成功地应用于相干通信和超短脉冲的产生。然而，从化学计量的高应力SiN可靠地制造高限制波导仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种新的光子大马士革制造工艺，使应力控制和薄膜裂纹预防使用的衬底形貌。在接近于1的样品成品率下，我们制作了具有$1.35\,μ\mathrm{m}$厚波导和$3.7\times10^{6}$的光学Q因子的微谐振器，并演示了基于单时间耗散克尔孤子（DKS）的相干光学频率梳产生。我们新开发的工艺对于其他材料平台、光子集成和中红外克尔梳产生也很有趣。
2015-11-18 physics.optics
Coupling ideality of integrated planar high-Q microresonators
具有集成平面光波导的芯片级微谐振器是线性、非线性和量子光学器件的有用构件。通过改进制造工艺来降低损耗已经导致若干集成微谐振器平台获得数百万的品质（Q）因子。然而，只有很少的研究已经调查了设计相关的损失，特别是关于谐振器耦合部分。在这里，我们调查设计相关的寄生损耗，所描述的耦合理想，通常采用的微谐振器的设计组成的微谐振器波导侧耦合到一个直总线波导。通过对多模高Q值氮化硅微谐振器器件的系统表征，我们表明这种设计可能会受到低耦合理想度的影响。通过进行全三维模拟，以数值研究的谐振器总线波导耦合，我们确定的耦合高阶总线波导模式的寄生损耗，导致低耦合理想的主要来源。使用适当设计的总线波导，寄生损耗被减轻，并且证明了接近统一的理想性和强的过耦合（即，外部耦合与内部谐振器损耗率的比率> 9）。此外，我们发现，不同的谐振器模式可以通过耦合器交换功率，因此构成了一种机制，诱导模式耦合，一种已知的扭曲谐振器色散特性的现象。我们的研究结果表明，集成平面微谐振器的性能显着改善的潜力，可通过优化耦合器的设计。
2016-08-23 physics.optics
Higher order mode suppression in high-Q anomalous dispersion SiN microresonators for temporal dissipative Kerr soliton formation
高Q氮化硅（SiN）微谐振器使光克尔频率梳产生的光子芯片上，最近已被证明支持完全相干梳的基础上的时间耗散克尔孤子的形成。为了形成亮孤子，需要在多模区操作SiN波导，以产生反常的群速度色散。由于不同模族之间的耦合避免了交叉，这可能导致色散的局部扰动，从而阻止孤子的形成。在这里，我们证明了高Q谐振器内部的单模“滤波”部分能够有效地抑制避免的交叉，同时保持高品质因数（Q~ 10 ^6）。我们通过在具有滤波段的SiN谐振腔中形成单孤子来演示这种方法。
2015-11-17 physics.optics
High-Q and Compact Fabry-Perot Microresonators on Thin-Film Lithium Niobate
Yale University（耶鲁大学）
本研究在薄膜铌酸锂上设计并制造了法布里-珀罗微谐振器，采用锥形光子晶体反射镜，实现60万品质因数和100微米紧凑长度，并集成电极支持高频压电光机械调制，为高性能光子组件提供候选方案。
2025-10-08 physics.optics
Modelocked mid-infrared frequency combs in a silicon microresonator
中红外频率梳在分子光谱学和化学/生物传感中有着广泛的应用。最近开发的基于微谐振器的梳在这个波长范围内可以使便携式和强大的设备使用单频泵浦场。在这里，我们报告的第一个示范的锁模微谐振器为基础的频率梳在中红外跨越2.4 μm至4.3 μm。我们观察到高的泵浦-梳状转换效率，其中40%的泵浦功率被转换为输出梳状功率。利用集成的PIN结构允许调谐硅微谐振器和控制锁模和腔孤子形成，通过自由载流子检测和控制简化中红外频率梳的产生、监测和稳定。我们的研究结果显着推进微谐振器为基础的梳状技术走向便携式和强大的中红外光谱设备，在低泵浦功率下工作。
2016-04-21 physics.optics
High-order coherent communications using mode-locked dark-pulse Kerr combs from microresonators
微谐振器频率梳利用集成光学腔中的非线性克尔效应来产生多个锁相频率线。线间距可以达到100 GHz量级的值，使其成为光纤通信中应用的有吸引力的多波长光源。根据微谐振器的色散，已经观察到不同的物理动力学。最近发现的梳状态对应于正常色散微腔中锁模暗脉冲的形成。这种暗脉冲梳对于先进的相干通信特别引人注目，因为它们显示出异常高的功率转换效率。在这里，我们报告的第一个相干传输实验，使用64正交幅度调制编码到频率线的暗脉冲梳。梳的高转换效率，使传输的光信噪比高于33 dB，同时保持激光泵浦功率水平与最先进的混合硅激光器兼容。
2018-01-10 physics.optics
Smooth coherent Kerr frequency combs generation with broadly tunable pump by higher order mode suppression
高Q值微谐振腔是一种很有前途的通过耗散孤子产生光学频率梳的平台。为了实现更高的Q值并获得必要的反常色散，先前实现了由多模波导制成的$Si_3N_4$微谐振器。然而，多模波导中不同横模族之间的耦合会导致色散和品质因数的周期性扰动，从而对耗散孤子的形成产生扰动，并对相应的频谱产生幅度调制。因此，在传统的$Si_3N_4$微谐振器中，仔细选择泵浦波长以避免模式交叉区域是关键的。在这里，我们报告了一种新的设计$Si_3N_4$微谐振器，使单模操作，高品质因数，并同时获得异常色散。微谐振器由半圆形区域的均匀单模波导和直线区域的锥形波导组成，前者用于消除弯曲引起的模耦合，后者用于避免高阶模的激发。微谐振器的本征Q值达到$1.36 \times 10^6$，而GVD在$-50 fs^2/mm$处保持反常。我们证明，这种新型的微谐振器，宽带相位锁定克尔频率梳与平坦和平滑的频谱可以产生泵浦在任何谐振在光学C波段。
2016-02-02 physics.optics
Optical neuromorphic computing based on chaotic frequency combs in nonlinear microresonators
本研究提出一种利用光学微腔中混沌光频梳作为非线性储备的无延迟线储备计算新方案，通过高Q因子增强高维非线性映射，无需专门优化即可准确预测约一千个混沌符号，为设计片上可集成、高速低功耗的光学神经形态架构奠定基础。
2025-01-28 physics.optics
Counter-rotating cavity solitons in a silicon nitride microresonator
我们演示了使用固定的单频激光器在氮化硅微谐振腔中产生反向旋转的腔孤子。我们证明了一个双3孤子状态的孤子序列的重复率的差异，可以通过改变在两个方向上的泵浦功率的比例进行调谐。这样的系统使得能够实现高度紧凑的可调谐双梳状源，其可以用于诸如光谱学和测距的应用。
2017-11-13 physics.optics
Augmenting On-Chip Microresonator through Photonic Inverse Design
片上光学微谐振器的设计和制造的最新进展极大地扩展了它们在光子学中的应用，使计量、通信和片上激光器成为可能。这些应用的设计需要对色散、带宽和高光学品质因数进行精细控制。由于设计策略在很大程度上限于横截面几何形状的分析调整，因此这些品质因数的协同设计仍然是一个重大的技术挑战。在这里，我们表明，光子逆设计促进和扩展的功能，片上微谐振器，理论和实验证明灵活的色散工程，品质因数超过200万的绝缘体上硅平台与单模操作，和选择性的波长带操作。
2021-09-15 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
Amplification and phase noise transfer of a Kerr microresonator soliton comb for low phase noise THz generation with a high signal-to-noise ratio
与掺铒光纤和半导体光放大器不同的是，光注入锁定不仅能放大克尔梳状模，而且能忠实地传递耗散克尔微谐振器孤子梳状模的相位噪声，而不会降低光的信噪比。此外，我们还证明了光注入锁定的残余相位噪声足够小，足以传递梳状模的相对相位噪声（相当于重复频率）的低相位噪声克尔梳，认为克尔梳的光注入锁定是通过光-光耦合产生低相位噪声、高信噪比的THz波的有效途径。克尔梳的电子转换
2021-12-15 physics.optics
Soliton Pulses in Photonic Crystal Fabry-Perot Microresonators
首次在连续波驱动的高Q光子晶体法布里-珀罗微腔中实现了耗散克尔孤子，利用可定制的光子晶体反射镜开辟了新的色散工程空间并拓展了应用波长范围。
2022-11-03 physics.optics
Interferometric cavity ring-down technique for ultra-high Q-factor microresonators
微谐振器是集成光学中的关键器件。因此，通过品质因数（Q）测量的储能容量的估计至关重要。然而，在MR与高/超高Q，表面壁粗糙度占主导地位的本征Q，并产生对向传播模式之间的耦合。这分裂了通常尖锐的单共振，使得难以使用经典方法来评估Q。在这里，我们从理论上表明，干涉激发可以利用腔衰荡（CRD）方法来测量MR的最终Q值。事实上，在适当的条件下，共振偶极子合并成一个单一的洛伦兹和MR的时间动力学假设的通常行为的单模谐振器不受反向散射。这允许在MR的充电和放电时间中获得典型的指数衰减，并且因此通过测量光子寿命来估计其最终Q。
2022-06-16 physics.optics
Recent Advances in Laser Self-Injection Locking to High-$Q$ Microresonators
利用外腔稳定和控制激光频率的方法在基础研究和激光应用中得到了广泛的应用。当大部分激光通过谐振腔时，由于存在一些从谐振腔到激光器的后向散射光，会发生自注入锁定效应，将激光器的发射频率锁定在频率相近的谐振腔模式上。自注入锁定导致激光器的线宽和噪声的显着减少。使用这种方法，锁定到一个普通的半导体激光器的双- $Q$微谐振器可以获得亚赫兹线宽，与国家的最先进的光纤激光器。因此，它为制造具有减小的占地面积和成本的高性能半导体激光器铺平了道路。此外，随着高激光功率，微谐振器的光学非线性极大地改变了激光动力学，提供在同一微谐振器中同时产生脉冲和频率梳的路线。特别是，集成光子学技术，使通过半导体CMOS工艺制造的组件，带来了越来越多的和扩展的兴趣，激光制造使用这种方法。在这篇文章中，我们提出了一个全面的教程，激光自注入锁定的分析和数值方法，以及最新的理论和实验成果的审查。
2022-12-12 physics.optics
Engineered Raman Lasing in Photonic Integrated Chalcogenide Microresonators
硫系玻璃（ChG）由于其宽的透明性和高的非线性度，以及可以直接沉积在硅衬底上并形成图案的能力，是一种很有吸引力的集成非线性光子学材料。在非晶态材料中，它具有独特的拉曼效应。然而，在高品质和芯片集成ChG微谐振器的拉曼激光性能仍然是未开发的。在这里，我们展示了一个工程拉曼激光动态的基础上，国内开发的光子集成高Q值ChG微谐振器。在品质因数大于10^6的情况下，我们实现了集成平面光子平台中创纪录的低激光阈值3.25 mW。单模拉曼激光器和宽带拉曼克尔梳的观察和表征，这是依赖于我们的灵活的光子平台的色散和工程通过调整波导的几何尺寸。这种芯片级拉曼激光器的可调谐性也通过调谐泵浦波长和调谐芯片上的工作温度来证明。这允许在1615-1755 nm范围内的任意波长处获得单模激光。我们的研究结果可能有助于理解丰富的拉曼和克尔非线性相互作用的耗散和非线性微谐振器，并在应用方面，可能铺平了道路，芯片级高效拉曼激光器，这是非常需要在红外光谱应用。
2021-07-25 physics.optics
Photonic electrometry using a piezoelectric-Pockels microresonator
Shanghai University（上海大学）；University of Adelaide（阿德莱德大学）
利用低成本固定频率半导体激光器实现高分辨率射频电计量，通过电光效应提升微谐振器的灵敏度和分辨率。
2025-12-09 physics.optics
Toward ultimate-efficiency frequency conversion in nonlinear optical microresonators
本研究为微腔二次谐波生成建立了统一理论框架，确定决定性因子M预测绝对转换效率上限，并制备周期性极化铌酸锂微腔逼近非线性临界耦合条件，在毫瓦级泵浦下实现创纪录的61.3%转换效率，为高效非线性光子学器件提供新范式。
2024-12-15 physics.optics
Optical losses in pure crystalline silicon in the IR band measured using WGM microresonators
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）；Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics, Russian Academy of Science（俄罗斯科学院理论与应用电磁学研究所）；Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）
本研究利用WGM微谐振器测量纯单晶硅在近红外波段的光学损耗，发现电阻率和生长方法是影响损耗的关键因素，为中红外波段硅基光子学发展提供了新方向。
2026-01-16 physics.optics
The infinity-loop microresonator: A new integrated photonic structure working on an exceptional surface
提出无穷环微谐振器，一种在例外面上工作的新型非厄米集成光子结构，可实现可调单向反射并兼具例外点与魔鬼点器件的传感特征。
2023-05-23 physics.optics
Hertz-linewidth semiconductor lasers using CMOS-ready ultra-high-$Q$ microresonators
在窄线宽台式激光器的驱动下，跨越光通信、计量和传感的相干光学系统提供了无与伦比的性能。为了将这些能力从实验室转移到现实世界，一个关键的缺失因素是大规模生产的具有卓越相干性的集成激光器。在这里，我们使用CMOS代工制造的微谐振器桥接传统的半导体激光器和相干光学系统，其具有超过2.6亿的创纪录的高$Q$因子和超过42，000的精细度。在泵浦激光器中的五个数量级的噪声降低被证明，并为第一次，低于1 Hz $^2$ Hz $^{-1}$的基本噪声是在电泵浦集成激光器中实现的。此外，相同的配置显示，以减轻色散的要求，阻碍了某些非线性平台的微梳产生。使用基于代工的技术同时实现创纪录的高$Q$因子、高相干激光器和频率梳，为大范围相干光学系统的批量制造铺平了道路。
2020-09-15 physics.optics
Soliton Microcombs in Integrated Chalcogenide Microresonators
光子集成微梳在光通信、微波合成和光学计量等领域有着广泛的应用，它揭示了腔增强非线性过程下的光耗散孤子模式。微梳的决定性因素在于光子材料平台，这对高非线性和高质量芯片集成能力的材料提出了很高的要求。本文介绍了一种用于非线性光子集成和产生耗散孤子微梳的硫系玻璃--Ge 25 Sb 10 S65（GeSbS）。与现有的集成非线性平台相比，GeSbS具有从可见光到11 μ m范围内更宽的透过率、更强的非线性和更低的热折射系数，并且与CMOS工艺兼容。在这个平台上，我们实现了芯片集成的光学微谐振器的质量（Q）因子超过2 × 10^6，并进行光刻控制的色散工程。特别是，我们证明了一个明亮的孤子为基础的微梳和暗脉冲梳产生在一个单一的微谐振器，在其分离的基本偏振模式的家庭在不同的色散制度。总泵浦功率为10毫瓦级，由微谐振器的高Q因子和高材料非线性决定。我们的研究结果可能有助于非线性光子学领域的高度紧凑和高强度的非线性相互作用的替代材料平台，而在应用方面，有助于在低操作功率的孤子微梳的发展，这是潜在的单片集成光学频率梳。
2022-02-12 physics.optics
Integrated, ultra-compact high-Q silicon nitride microresonators for low-repetition-rate soliton microcombs
在光子学中的多个相关应用，如频谱高效相干通信、微波合成或天文摄谱仪的校准，将受益于在<50 GHz的重复率下工作的孤子微梳。然而，利用光子集成技术获得低重复率的孤子微梳是一个巨大的挑战。腔体积的扩大导致腔内强度的下降，其只能由品质因数的全面上升来抵消。此外，减少平面集成电路上的微谐振器的占地面积需要跑道设计，这通常导致额外的模态耦合损耗和色散中断，从而防止耗散单孤子状态的产生。在这里，我们报告的色散工程氮化硅微谐振器的子50 GHz孤子微梳的产生。与其他方法相比，我们的器件采用优化的跑道设计，可最大限度地减少与高阶模式的耦合，并将基底面尺寸减少一个数量级，降至约1mm2。统计本征Q值达到1900万，并成功地产生了重复频率为20.5GHz和14.0GHz的孤子微梳。重要的是，制造过程完全是减法，这意味着器件可以直接在Si3N4膜上图案化。这种标准方法便于与其他组件和设备集成。
2021-08-17 physics.optics
Self-cooling, blue-detuned dissipative Kerr microresonator soliton comb
Graduate School of Sciences and Technology for Innovation, Tokushima University（德岛大学科学技术创新研究生院）；Institute of Post-LED Photonics, Tokushima University（德岛大学后LED光子研究所）；Graduate School of Informatics and Engineering, The University of Electro-Communications（电波大学信息工程研究生院）；Institute of Photonics and Human Health Frontier, Tokushima University（德岛大学光子与人类健康前沿研究所）
本研究通过蓝移耗散色散孤子实现自冷却，提高微梳系统的热稳定性和功率效率。
2025-08-01 physics.optics
Ultracompact high-Q whispering gallery mode microresonator in a non-closed waveguide path
Southeast University（东南大学）；Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Science（中国科学院上海技术物理研究所）
本文提出一种基于开放弯曲路径和空间模式复用的超紧凑高Q值回音壁模式微谐振器，实现小6倍尺寸、高100倍Q值，推动高密度集成。
2025-10-15 physics.optics
Theory of $χ^{(2)}$-microresonator-based frequency conversion
具有$χ^{(2)}$非线性的基于微谐振器的平台具有以小尺寸以高效率和超低功率执行频率转换的潜力。在基于腔的器件中实现高转换效率的标准原则需要“完美匹配”，即零相位失配，同时所有相关频率精确地处于腔谐振，这由于制造误差和有限的可调谐性而难以在集成平台中实现。在这封信中，我们表明，违反完美匹配并不一定会降低转换效率。相反，在许多情况下，应该有意地引入失配以提高转换的效率或可调谐性。我们确定了最大化基于腔的频率转换效率的通用条件，并显示了一种简单的方法来完全补偿寄生过程，如热折射和光折射效应，通常可以限制转换效率。我们还严格表明，这些高效率的状态是稳定的。
2021-09-25 physics.optics
Optimization of laser stabilization via self-injection locking to WGM microresonator
自注入锁定是一种动态现象，表示具有无源腔的振荡器的发射频率的稳定，该无源腔使得能够对振荡器腔进行频率滤波相干反馈。例如，半导体激光器到高品质因数（高Q）回音壁模式（WGM）微谐振器的自注入锁定可以导致激光器线宽的多个数量级的减小。这一现象在实验中得到了广泛的研究，但其详细的理论模型，允许提高稳定性能还不存在。在本文中，我们开发了这样一个理论。介绍了在实验中表征自注入锁定效率的5个参数，即后向散射效率、激光器与高Q腔之间的相位延迟、激光器与高Q腔之间的频率失谐、泵浦耦合效率、激光器与微谐振腔之间的光程长度。计算表明，与非最佳自注入锁定情况相比，激光线宽可提高两个数量级。我们提出的最佳自注入锁定制度的实验实现的建议。该理论模型提供了对自注入锁定的更深入的理解，有利于自注入锁定振荡器的多种实际应用。
2020-06-09 physics.optics
