用于克尔频率梳产生的光学微谐振腔中的模式相互作用研究

克尔微谐振器中频率梳簇的起源

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。

Kerr-Nonlinearity-Induced Mode-Splitting in Optical Microresonators

The Kerr effect in optical microresonators plays an important role for integrated photonic devices and enables third harmonic generation, four-wave mixing, and the generation of microresonator-based frequency combs. Here we experimentally demonstrate that the Kerr nonlinearity can split ultra-high-Q microresonator resonances for two continuous-wave lasers. The resonance splitting is induced by self- and cross-phase modulation and counter-intuitively enables two lasers at different wavelengths to be simultaneously resonant in the same microresonator mode. We develop a pump-probe spectroscopy sc…

光学微腔中暗脉冲克尔梳状态的开关动力学

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。

Amplification and phase noise transfer of a Kerr microresonator soliton comb for low phase noise THz generation with a high signal-to-noise ratio

Optical injection locking is implemented to faithfully transfer the phase noise of a dissipative Kerr microresonator soliton comb in addition to the amplification of the Kerr comb. Unlike Er-doped fiber and semiconductor optical amplifiers, the optical injection locking amplifies the comb mode without degrading the optical signal-to-noise ratio. In addition, we show that the residual phase noise of the optical injection locking is sufficiently small to transfer the relative phase noise of comb modes (equivalent to the repetition frequency) of low phase noise Kerr combs, concluding that the opt…

啁啾背景下的克尔微谐振腔孤子

Kerr-microresonator solitons from a chirped background

我们证明了保护单孤子的形成和克尔微谐振腔中使用相位调制泵浦激光器的操作。相位调制引起空间变化的有效损耗和失谐参数，这反过来又导致多孤子简并被解除和单个孤子是唯一可观察到的行为的操作制度。观察到的特征孤子阶跃的反转表明了单孤子的直接激发。相位调制还可以精确控制孤子脉冲训练的特性，测量的动力学与模拟结果非常吻合。我们表明，该技术可以扩展到高重复频率克尔孤子通过次谐波相位调制。这些结果有助于直接产生和控制的克尔孤子微梳集成光子系统。

Conversion efficiency in Kerr microresonator optical parametric oscillators: From three modes to many modes

We study optical parametric oscillations in Kerr-nonlinear microresonators, revealing an intricate solution space -- parameterized by the pump-to-signal conversion efficiency -- that arises from an interplay of nonlinear processes. Using a three-mode approximation, we derive an efficiency-maximizing relation between pump power and frequency mismatch. To move beyond a three-mode approximation, a necessity for geometries such as integrated microring resonators, we numerically simulate the Lugiato-Lefever Equation that accounts for the full spectrum of nonlinearly-coupled resonator modes. We obse…

Kerr微谐振腔频率梳中的热孤子和非线性耗散孤子动力学

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。

用于克尔频率梳产生的正色散氮化硅微谐振器中的模式耦合研究

Investigation of Mode Coupling in Normal Dispersion Silicon Nitride Microresonators for Kerr Frequency Comb Generation

由微谐振器产生的克尔频率梳是研究的热点。大多数研究采用微谐振器与异常色散，调制不稳定性被认为是起着关键作用，在启动的comb.Comb代正常色散微谐振器也有报道，但不太了解。在这里，我们报告了一个详细的调查少模，正常色散氮化硅微谐振器，显示模式耦合可以强烈修改本地色散，甚至改变其符号。我们证明了模式耦合和启动梳产生之间的联系，通过实验显示，第一次我们所知，钉扎的模式交叉频率附近的初始梳边带之一。与此相关的路线梳形成，我们观察到直接生成的相干，带宽有限的脉冲，重复率下降到75 GHz，而不需要首先通过一个混乱的状态。

一种克尔微谐振腔光学钟表

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。

用于精确载波包络稳频的克尔微谐振器孤子

Kerr-microresonator solitons for accurate carrier-envelope-frequency stabilization

光脉冲的载波包络相位稳定可以通过直接光频合成、绝对光-微波相位转换和超快波形控制实现精密测量。我们报告这样的相位稳定克尔微谐振器频率梳集成在硅芯片上，并验证其分数频率不准确度在<3 × 10 -16。我们的工作介绍了一个互锁克尔梳配置包括一个氮化硅和一个二氧化硅微谐振器，其特点是近谐波重复频率，可以用一个激光器产生。这些频率梳支持超快激光制度，具有几个光周期，1皮秒周期的孤子脉冲和170 THz的总色散波增强带宽，同时在光学和微波域之间提供稳定的相位链接。为了适应低功耗和移动应用平台，我们的锁相频率梳系统的芯片耦合功率小于250 mW。我们的工作建立克尔微谐振器梳作为一个可行的技术，如光学原子计时，光学合成和相关方向的应用。

III-V微谐振腔中的耗散克尔孤子

Dissipative Kerr Solitons in a III-V Microresonator

我们在III-V族平台（AlGaAs on SiO $_2$）上通过低温冷却到4~ 20 K的温度来淬灭热折射效应，实现了稳定的微谐振腔克尔孤子频率梳。这种冷却降低了谐振器的热折射系数，其室温值比其他微梳平台如Si $_3$ N $_4$，SiO $_2$和AlN大一个数量级，超过两个数量级，并使孤子状态可接近。实现这种相位稳定的孤子操作对于充分利用该平台所表现出的超高有效非线性和高光学品质因数的应用至关重要。

高Q值反常色散SiN微谐振腔中高阶模的抑制

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。

氮化硅微腔中的双泵浦简并克尔振荡器

Dual-pumped degenerate Kerr oscillator in a silicon nitride microresonator

本文在氮化硅微腔中利用双失谐泵浦和正常色散区四波混频实现简并参量振荡，理论证明可产生类χ(2)简并OPO的双模相位态，为CMOS相干光计算和全光量子随机数生成提供新途径。

Brillouin-Kerr soliton frequency combs in an optical microresonator

By generating a Brillouin laser in an optical microresonator, we realize a soliton Kerr microcomb through exciting the Kerr frequency comb using the generated Brillouin laser in the same cavity. The intracavity Brillouin laser pumping scheme enables us to access the soliton states with a blue-detuned input pump. Due to the ultra-narrow linewidth and the low-noise properties of the generated Brillouin laser, the observed soliton microcomb exhibits narrow-linewidth comb lines and stable repetition rate even by using a diode laser with relatively broad linewidth. Also, we demonstrate a low-noise …

微谐振腔中短寿命耗散克尔孤子态的稳态化

Bringing short-lived dissipative Kerr soliton states in microresonators into a steady state

最近在光学微谐振器中产生了耗散克尔孤子，使微波重复率下的超短光脉冲成为可能，构成了相干和数值可预测的克尔频率梳。然而，时间孤子的播种和激发与腔内功率的变化相关联，这可能导致在激发过程期间的大的热共振位移，并使最常用的谐振器平台中的孤子状态短暂。在这里，我们描述了一种“功率踢”的方法来克服这种不稳定性，通过调制泵浦激光的功率。快速调制触发孤子形成，而功率的缓慢调节补偿激发激光扫描期间的热效应。使用这种方法，最初也非常短的寿命（100 ns）的孤子状态，遇到的SiN集成的光子微谐振器，可以被带入一个稳定的状态相比，早期报道的技术，依赖于调整的激光扫描速度只。一旦孤立子状态处于稳定状态，它可以持续数小时，并且是热自锁的。

An Ultrahigh-Q Microresonator on 4H-silicon-carbide-on-insulator Platform for Multiple Harmonics, Cascaded Raman Lasing and Kerr Comb Generations

The realization of ultrahigh quality (Q) resonators regardless of the underpinning material platforms has been a ceaseless pursuit, because the high Q resonators provide an extreme environment of storage of light to enable observations of many unconventional nonlinear optical phenomenon with high efficiencies. Here, we demonstrate an ultra-high Q factor (7.1*10^6) microresonator on the 4H-silicon-carbide-on-insulator (4H-SiCOI) platform in which both \c{hi}^(2) and \c{hi}^(3) nonlinear processes of high efficiencies have been generated. Broadband frequency conversions, including second-, third…

普通GVD单片微谐振器中相干近红外克尔频率梳的产生

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。

自注入锁微谐振器中普遍的 Kerr-热动力学

Universal Kerr-thermal dynamics of self-injection-locked microresonator dark pulses

研究揭示了半导体激光自注入锁定到硅氮化物微谐振器的 Kerr-热动力学，实现了低噪声光子微波生成。

微谐振器中克尔频率梳形成的普适动力学

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。

从Lugiato-Lefever方程到基于微谐振腔的孤子克尔频率梳

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。

低温克尔微谐振腔孤子频率梳

Kerr Microresonator Soliton Frequency Combs at Cryogenic Temperatures

本文报道了氮化硅非线性微谐振器和频率梳产生的低温测量结果。由此产生的两个数量级的热折射系数相对于室温的减少，使直接访问到单个明亮的克尔孤子状态，通过绝热频率调谐的泵浦激光器，同时保持在热平衡。实验结果与理论模型相吻合，表明在60 K以下的温度下，微谐振器器件中容易产生单孤子。我们进一步证明了低温主要影响热折射系数。其他对孤子产生至关重要的参数，如品质因数、色散和有效非线性度，都没有改变。最后，我们讨论了潜在的改善热折射噪声从低温操作。这项研究的结果开辟了新的方向，在推进芯片级频率梳光学时钟和计量在低温温度。

降低耦合Kerr微谐振器中孤子态的热不稳定性

Reduction of thermal instability of soliton states in coupled Kerr-microresonators

针对氮化硅微环谐振器热噪声影响微梳稳定性的问题，本文结合实验与有限元仿真表征热响应，并通过泵浦频率快速控制及可调耦合谐振器模式相互作用稳定孤子脉冲。

微谐振器中Single Shot脉冲触发器确定性产生单孤子克尔频率梳

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。

量子级联激光器泵浦的晶体微谐振器中产生以4.5μm为中心的克尔光频梳

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。

Design of Partially Etched GaP-OI Microresonators for Two-Color Kerr Soliton Generation at NIR and MIR

We present and theoretically investigate a dispersion engineered GaP-OI microresonator containing a partially-etched gap of 250 nm x 410 nm in a 600 nm x 2990 nm waveguide. This gap enables a 3.25 μm wide anomalous dispersion spectral span covering both the near-infrared and the mid-infrared spectra. This anomalous dispersion is manifested by two mechanisms, being the hybridization of the fundamental TE modes around 1550 nm and the geometric dispersion of the higher order TE mode around the 3100 nm wavelengths, respectively. Two Kerr soliton combs can be numerically generated with 101 GHz and …

高转换效率的微谐振腔克尔频率梳

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。

微腔锁模暗脉冲克尔梳实现高阶相干通信

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。

克尔微谐振腔中的宽调谐光参量振荡

Widely tunable optical parametric oscillation in a Kerr microresonator

我们报告的第一个实验演示宽调谐的参数边带产生的克尔微谐振器。具体来说，通过在正常色散制度下泵浦二氧化硅微球，我们实现了在泵浦的大频率失谐下产生相位匹配的四波混频边带。由于高阶色散在实现相位匹配中的作用，泵浦波长的微小变化转化为所产生的边带波长的非常大且可控的变化：我们在实验上证明了在C波段使用低功率连续波泵浦激光器的可调谐性超过720 nm。我们还得到了简单的理论预测的相位匹配的边带频率，并讨论了离散腔谐振频率的预测。我们的实验测得的边带波长与我们简单的相位匹配分析得到的理论预测非常吻合。

4H-SiC微谐振器中拉曼启用的platicon微梳

Raman-enabled platicon microcomb in 4H-SiC microresonator

本研究利用4H-SiC微谐振器中的拉曼增益，在正常色散区生成高效率宽带platicon微梳，并借助Stokes孤子将光谱扩展至1800 nm以上。

微谐振器频率梳的克尔超振荡器模型

Kerr Superoscillator Model for Microresonator Frequency Combs

基于微谐振器的光学频率梳，又称“微梳”，由于其在通信、光谱学和光学钟等方面的应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。微谐振器中的梳状波生成过程可以使用耦合模方程在频域中建模，并且最近也已经成功地使用称为Lugiato-Lefever方程的非线性薛定谔方程在时域中描述。虽然时域方法为理解微梳带来了许多有趣的见解，但尚未建立直观的频域模型。在这项工作中，我们提出了一个频域模型的微梳，描述了几个集体激发相邻的梳状线，我们称之为“超振荡器”的群体的光谱的整体结构。这种方法与最近发展起来的基于孤子晶体的时域模型很好地结合在一起，并将微梳的产生过程与频率响应理论联系起来。

通过Kerr对称性破缺实现耦合微谐振器链中的受控光分布

Controlled light distribution with coupled microresonator chains via Kerr symmetry breaking

本研究探讨了耦合谐振器光波导中Kerr非线性诱导的光态对称性破缺，发现了一种新型可控对称性破缺，可产生暗亮谐振器模式及多种动态振荡，对光子集成电路、神经形态计算等领域具有重要意义。

频率梳与非线性光学微谐振器中的相干耗散结构

Frequency combs and coherent dissipative structures in nonlinear optical microresonators

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。

微谐振腔克尔频率梳中拉曼诱导孤子自频移

Raman induced soliton self-frequency shift in microresonator Kerr frequency combs

在连续波激光驱动的微谐振腔中，时间耗散孤子的形成使得相干、宽带和光谱平滑的光学频率梳以及具有紧凑形状因子的飞秒脉冲的产生成为可能。在这里，我们报告的第一次观察到的拉曼诱导孤子的微谐振器孤子的自频移。拉曼效应在基于非晶SiN微谐振器的单孤子态中通过双曲正割形状的光谱表现出来，但是其中心从连续波泵浦激光器光谱红移（即偏移）。拉曼诱导的光谱红移是可调谐的，通过泵浦激光失谐和线性增长的峰值功率。理论上描述的位移的材料的拉曼响应的一阶冲击项，我们推断的非晶SiN的拉曼冲击时间为20 fs。此外，我们观察到，拉曼诱导的频移可以导致抵消或过度补偿的孤子反冲所造成的（相干）色散波的形成。观测结果与基于Lugiato-Lefever方程（LLE）和Raman激波项的数值模拟结果非常吻合。我们的研究结果有助于理解克尔频率梳的孤子制度，使大大提高建模的准确性，并有关的基本定时抖动的微谐振器孤子。

宽调谐抽运光高次模抑制产生平滑相干克尔频率梳

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。

克尔微谐振腔孤子的热退相干和激光冷却

Thermal decoherence and laser cooling of Kerr microresonator solitons

热噪声在微观系统和高精度测量中普遍存在。控制热噪声，特别是使用激光来应用耗散，在揭示气体的量子机制、寻找基础物理和实现实际应用方面对科学产生了重大影响。最近，微谐振器中的非线性光-物质相互作用开辟了新的微观器件类别。一个关键的例子是克尔微谐振器频率梳;所谓的孤子微梳不仅探索非线性科学，而且还实现了集成光子器件，如光学合成器，光学时钟和数据通信系统。在这里，我们探讨了热噪声如何导致孤子微梳的基本退相干。我们证明了类粒子孤子与硅基谐振腔处于热平衡状态。因此，孤子微梳的模式线宽被热展宽。我们的实验利用记录灵敏度载波包络偏移频率检测，以揭示这种制度的强热噪声相关性。此外，我们还发现，被动激光冷却的孤子减少热退相干到远低于环境温度的限制。我们利用微谐振腔光热强迫实现了激光冷却，并观察到频率梳光的有效冷却温度为84 K。我们的工作阐明了非线性光子学，微观物理波动和精密计量之间的内在联系，这些联系可以用于创新的设备和方法来操纵光。

双向泵浦Kerr微腔中的相位敏感对称性破缺

Phase-sensitive symmetry breaking in bidirectionally pumped Kerr microresonators

理论与实验证明Kerr微腔中反向模式间的背向散射线性耦合使光态强度不对称性对等功率双向泵浦的相对相位高度敏感，可确定性控制不对称性并调节自发对称性破缺阈值，对超灵敏光子传感器开发具重要前景。

基于Kerr微谐振腔孤子梳的步进频率THz波信号产生

Stepped-Frequency THz-wave Signal Generation From a Kerr Microresonator Soliton Comb

本文首次利用低噪声耗散Kerr微谐振腔孤子梳结合光学循环移频环路，产生约280 GHz步进频率THz信号，并通过实验实现4.15 GHz带宽。

自冷却、蓝移耗散色散克尔微谐振腔孤子梳

Self-cooling, blue-detuned dissipative Kerr microresonator soliton comb

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。

微谐振器中的克尔非线性、自注入锁定与相关性

Kerr nonlinearity, self-injection locking and correlation in a microresonator

本文提出利用克尔非线性微腔和两台自注入锁定激光器实现非简并四波混频，产生空间分离的相关光学谐波，并通过晶体回音壁模式谐振器实验验证理论预测。

Engineered Octave Frequency Comb in Integrated Chalcogenide Dual-ring Microresonators

Broadband Kerr combs with a flat comb spectral profile are expected in a number of applications, such as high-capacity optical communication. Here, we propose novel concentric dual-ring microresonators (DRMs) for advanced dispersion engineering to tailor the comb spectral profile. The dispersion can be flexibly engineered not only by the cross-section of the DRMs, but also by the gap between concentric dual-ring microresonators, which provides a new path to geometrically control the spectral profile of the soliton Kerr combs. An octave-spanning dissipative Kerr soliton comb with superior spect…

克尔微谐振器中呼吸孤子的全光同步

All-optical Synchronization of Breather Solitons in a Kerr Microresonator

通过注入弱单色激光，实现微谐振器克尔呼吸孤子边带的全光同步，从而控制孤子振荡频率并降低噪声。

双色泵浦克尔微谐振器中稳态的离散相位对称性

Discrete phase symmetry of stationary states in bichromatically pumped Kerr microresonators

研究双色泵浦克尔微谐振器中稳态解的对称性，通过离散相位变换揭示模式相位多稳态结构由泵浦间隔与模式索引的算术关系决定。

光学微腔中耗散克尔孤子的普适动力学和受控开关

Universal dynamics and controlled switching of dissipative Kerr solitons in optical microresonators

光学微谐振腔中的耗散时间克尔孤子能够将连续激光转换为飞秒脉冲训练。特别令人感兴趣的是单孤子状态，其$\mathrm{sech}^{2}$光谱包络提供光谱平滑和低噪声的光学频率梳，并且最近已经在晶体、二氧化硅和氮化硅谐振器中产生。在这里，我们研究的动力学多孤子态包含${N}$孤子和报告的发现一种新的，但简单的机制，这使得有可能确定性地减少孤子的数量，一个接一个，即${N\! \to\! N\!-\!1\! \to\! \dots \!\to\! 1}$。通过施加弱相位调制，我们通过双共振响应直接表征孤子态。动态探测表明，过渡发生在一个可预测的方式，从而使我们能够映射实验的耗散克尔孤子的多稳定性图。这些测量结果揭示了孤子态的“提升”简并性，这是由于腔谐振的功率相关热位移（即热非线性）。实验结果与考虑热非线性的理论和数值分析相一致。通过研究两种不同的微谐振器平台（集成的$\mathrm{Si_{3}N_{4}}$微谐振器和晶体$\mathrm{MgF_{2}}$谐振器），我们确认这些效果具有普遍性。除了阐明耗散克尔孤子的基本动力学性质之外，所观察到的现象也具有实际意义，提供了一个操纵工具箱，该工具箱能够顺序地减少、监测和稳定孤子的数量${N}$，防止其衰减。在光学谐振腔中以这种方式实现可靠的单孤子操作和稳定对于应用是必要的。

光学微谐振腔中时间耗散克尔孤子的失谐相关特性和色散诱导不稳定性

Detuning-dependent Properties and Dispersion-induced Instabilities of Temporal Dissipative Kerr Solitons in Optical Microresonators

时间耗散克尔孤子是在非线性光学谐振腔中产生的自局域光脉冲。它们在微谐振器中的实现使得紧凑的相干光学频率梳源以及耗散孤子的研究成为可能。其动力学的一个关键参数是有效的失谐的泵激光器的热和克尔位移腔共振。与自由光谱范围和色散一起，它决定了孤子脉冲的持续时间，正如Lugiato-Lefever方程的近似解析解所预测的那样。然而，到目前为止，这种关系缺乏精确的实验验证。在这里，通过测量和控制有效失谐，我们建立了一种新的方法来稳定微谐振器中的孤子，并证明了孤子宽度和失谐量之间的关系的测量偏差小于1%的近似表达式，验证了其良好的预测能力。此外，一个失谐相关的增强特定的梳状线被揭示，由于模族之间的线性耦合。它们导致偏离预测的梳状功率的演变，并诱导失谐依赖的孤子反冲，修改脉冲重复率，解释其意想不到的依赖于激光失谐。最后，我们观察到，失谐依赖的模式交叉可以不稳定的孤子，导致一个不可预测的孤子呼吸制度（振荡的脉冲），发生在一个正常的稳定制度。我们的结果测试的近似解析解具有前所未有的精度，并提供了新的见解耗散孤子动力学。

光学微腔中的异质结孤子分子

Heteronuclear soliton molecules in optical microresonators

光孤子分子是光孤子的束缚态，它是由引力和排斥作用的平衡而产生的。在从光纤到锁模激光器的系统中观察到的这些现象，为了解孤子之间的基本相互作用和非线性系统的基本动力学提供了新的视角。在这里，我们进入克尔微谐振器的多稳态制度，以产生不同的孤子状态，在相同的光共振泵浦的叠加，并报告发现的异质耗散克尔孤子分子。超快电光采样揭示了这种孤子分子的紧密短程束缚性质，尽管包括不同的振幅，持续时间和载波频率的耗散克尔孤子。除了在解决复杂非线性系统中的孤子动力学的意义，这种异质孤子分子产生相干频率梳，其不寻常的模式结构可能会在计量学和光谱学中找到应用。

微谐振腔克尔频率梳相干太比特通信

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。

Kerr梳状天线形成路径、相干性、噪声与通信性能相关性的观测

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。

微谐振腔中反向传播光的自开关克尔振荡

Self-switching Kerr oscillations of counter-propagating light in microresonators

我们报告的实验观察到的振荡反相位之间的反向传播的光束在克尔环微谐振器，包括出现的周期性行为从一个混乱的政权。自切换发生在平衡的操作制度，以及捕获的一个简单的耦合动力学系统，其特点是只有自我和交叉相位克尔非线性。开关现象是由于时间不稳定性的破缺状态相结合的吸引子合并，平均恢复破缺的对称性。反向传播光的自开关对于实现可控的、全光的波形产生、信号编码和混沌密码学具有鲁棒性。

克尔非线性双向微谐振器的耦合模和包络模型

A hierarchy of coupled mode and envelope models for bi-directional microresonators with Kerr nonlinearity

本文研究了双向抽运克尔非线性环形微谐振腔中反向传播波的相互作用。我们引入了一个层次的模式扩展和包络函数的腔线宽和非线性，色散，和重复率设置在不同的时间尺度上的演变，并提供了一个详细的推导相应的层次的耦合模式和Lugiato-Lefever方程。详细阐述了反向传播波的动力学方程中重复频率的冲刷效应。

$Si_3N_4$微谐振器中的倍频程耗散克尔孤子频率梳

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…

晶体克尔微谐振器的倍频程可调谐参量振荡

Octave-spanning tunable parametric oscillation in crystalline Kerr microresonators

参量非线性光学过程允许产生新波长的相干电磁辐射。它们能够产生波长可广泛调谐的辐射，这一点特别吸引人，其应用范围从光谱学到量子信息处理。不幸的是，现有的可调参数源的缺陷，阻碍了他们的广泛采用。在这里，我们表明，由氟化镁制成的超高Q晶体微谐振器可以克服这些限制，使紧凑和节能的设备能够产生干净和广泛的可调边带。我们考虑了几种不同的谐振器，精心设计的色散曲线，实现了数百纳米的边带可调谐性，在每个设备时，在1550 nm的标准低功率激光驱动。除了从1083 nm到2670 nm的整个光学倍频程上的离散可调谐性的直接观察之外，我们还记录了几乎4000 nm处的中红外边带的签名。所考虑的设备的简单性-加上其显著的可调谐性-为低成本，广泛可调谐的电磁辐射源铺平了道路。

Universal threshold and Arnold tongues in Kerr ring microresonators

We report that an instability boundary of a single-mode state in Kerr ring microresonators with ultrahigh quality factors breaks the parameter space span by the pump laser power and frequency into a sequence of narrow in frequency and broad in power resonance domains - Arnold tongues. Arnold resonances are located between the Lugiato-Lefever (lower) and universal (higher) thresholds. Pump power estimates corresponding to the universal threshold are elaborated in details. RF-spectra generated within the tongues reveal a transition between the repetition-rate locked and unlocked regimes of the s…

SiN微谐振器中呼吸孤子的稳频与调谐

Frequency stabilization and tuning of breathing soliton in SiN microresonators

耗散克尔孤子具有宽带相干、低噪声的频率梳和稳定的时间脉冲训练，在光谱学、通信和计量学等领域有着重要的应用前景。呼吸孤子是一种特殊的耗散克尔孤子，脉冲宽度和峰值强度都呈现周期性振荡。然而，呼吸孤子的噪声和稳定性仍然是未被探索的，这将是未来应用的主要障碍。在这里，我们已经研究了呼吸耗散克尔孤子在氮化硅（SiN）微环，而呼吸周期显示在MHz左右的不确定性在模拟和实验。通过应用调制泵，呼吸频率可以注入锁定到调制，并在数十MHz上调谐，频率噪声得到显著抑制。我们的实验结果为微谐振器中孤子动力学的控制提供了一种可供选择的方法，为呼吸孤子的实际应用开辟了一条新的途径。

双光子吸收和自由载流子吸收影响下硅微谐振器克尔梳产生的分析

Analysis of Kerr comb generation in silicon microresonators under the influence of two-photon absorption and free-carrier absorption

克尔频率梳的产生依赖于专用的波导平台，这些平台针对超低损耗进行了优化，同时提供了相对有限的功能，仅限于无源构建模块。与此相反，硅光子平台提供了高度发展的高性能器件组合，但由于强双光子吸收（TPA）和随后的自由载流子吸收（FCA），被认为本质上不适合在近红外（NIR）电信波长下产生克尔梳。在这里，我们提出了一个理论研究，量化TPA和FCA对克尔梳形成的影响，这是基于修改后的版本的Lugiato-Lefever方程（LLE）。我们发现，硅微谐振器可用于克尔梳产生在近红外，提供的TPA产生的自由载流子在波导芯的停留时间减少由反向偏置的p-i-n结，并适当地选择泵浦参数。我们验证我们的分析预测与时间积分的LLE，我们提出了一个具体的设计硅微谐振器，甚至可以支持形成耗散克尔孤子梳。