Chaotic dynamics of frequency combs generated with continuously pumped nonlinear microresonators
本文从理论和实验上研究了连续波泵浦非线性环形微谐振腔中产生的光学频率梳的混沌特性。我们表明，混沌政权揭示了自己，在一个明显的反直观的方式，由平顶对称包络的频谱，当观察到的光谱分析仪。在快速光电二极管上解调的梳产生噪声射频信号，其谱宽显著超过微谐振器模式的线性带宽。
2012-11-19 physics.optics
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。
2014-05-23 physics.optics
Soliton trapping and comb self-referencing in a single microresonator with $χ^{(2)}$ and $χ^{(3)}$ nonlinearities
提出了一种在单个微谐振腔中同时产生倍频程孤子克尔频率梳和二次谐波转换的整形双重泵浦脉冲。与普通高斯脉冲泵浦相比，该腔中的时间孤子被捕获在双峰脉冲基座上，从而大大扩展了孤子区域。通过模拟证明了在单个氮化硅微晶体中实现单微谐振梳状自参考的可能性，这可以促进紧凑的片上光学时钟。
2017-07-28 physics.optics
Route to stabilized ultrabroadband microresonator-based frequency combs
我们通过使用扩展到包括高阶色散和自陡化的Lugiato-Lefever模型，对具有倍频程跨越带宽的参量微谐振器梳产生的谱-时间动力学进行了第一次理论建模。我们表明，三个不同的阶段是必要的，以实现单脉冲锁模和超宽带，稳定的梳。我们的模拟与以前的实验演示一致，并预测了许多观察到的功能，包括多脉冲产生，色散波产生，锁模和梳稳定。
2013-05-22 physics.optics
Bottle microresonator broadband and low repetition rate frequency comb generator
我们提出了一种新型的宽带和低重复频率的频率梳发生器，它具有细长的和纳米尺度的浅光学瓶微谐振器在光纤的表面创建的形状。该谐振器的宽带方位本征频率序列的自由谱范围（FSR）是稠密和窄带轴向序列的FSR的精确倍数。微谐振器的有效半径变化接近于具有大于或等于λ/2 pi * n 0的纳米级高度的抛物线（这里λ是特征辐射波长，n 0是微谐振器材料的折射率）。总的来说，微谐振器具有宽带、小FSR和精确等距的光谱，便于产生宽带和低重复率的光学频率梳。它示出，这种梳可以通过用CW激光器泵浦，该辐射频率匹配的微谐振器的单个轴向本征频率，或者，可替代地，通过用锁模激光器泵浦，它产生一个窄带低重复率梳匹配一系列等距的轴向本征频率位于相邻的方位角本征频率之间。
2016-07-28 physics.optics
Full Stabilization of a Microresonator based Optical Frequency Comb
我们证明了控制和稳定的光学频率梳产生的四波混频在单片微谐振器的模式间隔在微波制度（86 GHz）。梳参数（模式间隔和偏移频率）通过构成梳模式之一的泵浦激光器的功率和频率来控制。此外，在梳的模式间隔频率的微波拍音的产生，使直接稳定的微波频率标准。
2008-06-24 physics.optics
Broadband gain induced Raman comb formation in a silica microresonator
高Q值石英回音壁模式微谐振器是一个很有吸引力的平台，可以在其上演示各种波长范围内的宽相位锁定拉曼梳。拉曼梳可用于紧凑型脉冲激光源、传感器、光学时钟和相干断层扫描等应用。然而，拉曼梳的形成动力学尚未得到很好的利用。在这里，我们研究的拉曼梳形成的石英棒微谐振器，在微波速率的腔自由光谱范围内的动力学。我们生成了具有平滑光谱包络的拉曼梳，并且还观察到位于不同中心波长的两个拉曼梳之间的跃迁。通过改变抽运光的失谐量和微谐振腔与光纤的耦合强度，得到了光纤的跃迁特性。我们还解释了这些现象，通过使用一个简单的模型的基础上耦合模式方程。
2017-12-14 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
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
Nonlinear solutions for χ^(2) frequency combs in optical microresonators
在过去的十年里，对χ^（3）光学微谐振腔中非线性频率梳的实验和理论研究引起了人们极大的兴趣，并产生了稳定工作的孤子器件原型。利用χ^（2）光学非线性效应实现类似的梳状结构，是一项重大的科学挑战，有望取得新的突破。分析了在高Q值微谐振器中实现χ^（2）频率梳的主要障碍，并提出了两类稳态非线性解，包括孤子解和周期解。尽管微谐振器内部的光场具有一般的周期性，但非线性解可以在拓扑上不同，并且与周期和反周期边界条件相关。所发现的特殊解的存在是由于一次谐波和二次谐波之间的群速度存在很大差异，这是典型的χ^（2）微谐振器，以及泵的存在。它们没有零泵浦对应的保守孤子。梳形解的稳定性问题仍有待进一步的数值分析。
2019-10-08 physics.optics
All Optical Stabilization of a Soliton Frequency Comb in a Crystalline Microresonator
基于微谐振器的光学频率梳（MFC）在扩展光学频率梳的能力方面已展示出前景。在这里，我们证明了所有的光学稳定的低噪声时间孤子基于MFC在晶体谐振器通过一种新的技术来控制重复率。这是通过用耦合到辅助光学谐振器模式的附加探测激光器热加热微谐振器来实现的。通过将泵浦激光频率稳定到参考光学频率梳来控制偏移频率。我们通过执行环路外比较来分析稳定性，并测量重叠的Allan偏差。这种全光学稳定技术可以证明是有用的，作为一个低附加噪声驱动器的自参考微谐振器频率梳。
2015-08-06 physics.optics
Frequency combs with multiple offsets in THz-rate microresonators
微谐振器中的倍频程频率梳对于自参考是必不可少的。然而，由于色散的不利影响，小尺寸和高重复频率的微谐振器很难在较宽的频率范围内实现完美的孤子锁模。在这里，我们研究的孤子状态的稳定性组成的100个模式的氮化硅微谐振器与一太赫兹自由光谱范围。我们报告的共存的快，慢孤子在一个狭窄的失谐范围内，这是包围在两侧的呼吸状态。我们将呼吸梳分解成具有不同载波包络偏移频率的子梳序列。大失谐呼吸器具有与在整个微谐振器上延伸的扰动相关联的高频振荡。小的失谐呼吸子产生的振荡定位在孤子核心，并可以进行倍周期分岔，这触发了一系列强烈的子梳。
2022-10-11 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
Raman-assisted coherent, mid-infrared frequency combs in silicon microresonators
我们展示了第一个低噪声中红外频率梳源使用硅微谐振器。我们在产生的梳中观察到强拉曼散射线，表明拉曼和四波混频相互作用在帮助过渡到低噪声状态中发挥作用。此外，我们的特点，腔内梳发电动力学使用集成的PIN二极管，它利用了固有的三光子吸收过程中的硅。
2016-04-21 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
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
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
Self-Injection Locking and Phase-Locked States in Microresonator-Based Optical Frequency Combs
基于微谐振器的光学频率梳在过去几年中已经成为广泛研究的主题。已经提出了几个理论模型的梳生成，但是，他们没有全面解决实验结果，显示了各种独立的梳生成机制。在这里，我们提出了频域实验，照亮的过渡到相位锁定状态的微梳，这表明梳状模式的合奏之间的注入锁定的特性。此外，我们证明了存在的等距光学频率梳是相位稳定的，但与非确定性的相位关系之间的个别梳模式。
2013-07-15 physics.optics
Optical-parametric-oscillation-based $χ^{(2)}$ frequency comb in a lithium niobate microresonator
基于$χ^{(3)}$非线性的微谐振器频率梳现在被很好地理解，并使它们进入不同的应用。最近，基于$χ^{(2)}$非线性的微谐振器频率梳正受到越来越多的关注，因为它们有一定的好处，但仍需要进一步的研究。在这里，我们展示了一个$χ^{(2)}$频率梳的产生，通过光参量振荡（OPO）在锂的钛酸盐毫米大小的微谐振器发起。通过在532 nm处用30 $μ$ W的功率泵浦，我们观察到了1064 nm附近的1-THz宽的梳状谱，包括简并态和非简并态。我们还表明，梳产生需要信号和闲频波的模式数退化，以及如何实现这一条件可以确定从温度调谐曲线。结果表明，在近红外区域的泵浦，直接产生频率梳通过OPO超过3 $μ$ m波长在中红外的潜力。
2021-08-18 physics.optics
Long-haul coherent communications using microresonator-based frequency combs
基于微谐振器的频率梳是波分复用（WDM）光源的有力竞争者。最近的演示表明，微谐振器梳的潜力，以取代一个单一的激光泵浦设备的WDM激光器的几十个。这些实验依赖于显示异常色散的微谐振器。在正常色散下工作的器件提供了获得高功率转换效率的前景-这一方面在未来对于实现具有更高阶调制格式的节能相干通信或在空分复用中照亮多个空间信道将是至关重要的。在这里，我们报告的实验演示相干通信使用正常色散微谐振器梳。利用偏振复用（PM）正交相移键控，我们在单模光纤中传输了超过6300公里的数据。在第二个实验中，我们使用PM 16正交幅度调制格式和高于900 Gbit/s的聚合数据速率（假设6%的纠错开销）达到了700 km以上。这些结果代表了使用集成梳状光源实现的最长光纤传输。
2017-01-30 physics.optics
Dual backgrounds and their stability during $χ^{(2)}$ comb generation in microresonators
与光学微谐振器中的$χ^{(2)}$梳产生相关的光状态通常具有耦合的一次谐波（FH）和二次谐波（SH）包络的双重背景。这些背景的稳定性和/或不稳定性对于实现稳定的$χ^{(2)}$梳以及有效的SH生成是至关重要的。我们探讨了双背景的性质和它们的不稳定性的情况下FH和SH泵浦的谐振腔。与光学参量振荡不同，这种不稳定性由增量的四阶特征方程控制。该方程的系数不仅依赖于扰动波数、泵浦功率和色散参数，而且还依赖于FH-SH群速度差（时间走离）。我们的研究结果包括表征的区域和条件的FH和SH泵浦的情况下，不同的光谱范围的稳定性。
2021-09-17 physics.optics
Phase Steps and Hot Resonator Detuning in Microresonator Frequency Combs
实验和理论建模取得了重大进展的理解克尔效应诱导的光学频率梳产生的微谐振器。然而，数百或数千个光梳频率与相同数量的谐振器模式的同时相互作用导致复杂的非线性动力学，这是远远没有完全理解。梳形成过程建模的一个重要先决条件是梳模式的相位和振幅的知识，以及从各自的微谐振器模式的失谐。在这里，我们提出了全面的测量，充分表征光学微梳状态。介绍了一种在热腔中产生光学频率梳的同时测量谐振腔色散和梳模失谐量的方法。所提出的相位测量示出了在常规光学频率梳中未观察到的梳状相位中具有离散π和π/2阶跃的未预测梳状状态。
2014-05-27 physics.optics
Spectral and temporal characterization of a fused-quartz microresonator optical frequency comb
我们报告的高Q值，熔融石英微谐振器的制造和使用它们的36 GHz的线间距的频率梳的参数生成。我们的特征在于在时域和频域的梳的固有稳定性，以评估其适用于未来的精密计量应用。强度自相关测量和逐行梳状控制揭示了近变换限制的皮秒脉冲序列，与良好的相对相位和幅度稳定性的梳状线。梳的36 GHz的线间距可以很容易地被光电检测，这使得其固有的和绝对的相位波动的测量。
2011-06-13 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
Parametric seeding of a microresonator optical frequency comb
我们研究了通过具有两个电光调制边带的泵浦激光器对微谐振腔频率梳（微梳）进行参数播种。我们发现，泵浦边带间距是精确复制整个微梳的光谱，我们证明了记录的绝对线间距稳定性的微梳$1.6\times10^{-13}$在1秒。参数梳的频谱是复杂的，并且经常观察到非等距的子梳。我们的结果表明，参数种子不仅可以控制子梳，而且可以导致产生严格等距的微梳光谱。
2013-05-14 physics.optics
Synchronization of coupled optical microresonators
同步现象在自然科学中普遍存在，并为耦合非线性动力系统的行为提供了重要的见解。它还为通信、超导体和光子学等各种应用提供了强大的频率或时间锁定方法。在这里，我们报告的实验同步的两个耦合孤子锁模基于芯片的频率梳分开的距离为20米。我们表明，这样的系统服从普遍的Kuramoto同步模型，并且来自微谐振器的腔孤立子可以相干组合，从而克服了基于微谐振器的梳状结构的基本功率限制。这项研究可以显着扩大微谐振梳的应用，并与其大规模集成的能力，提供了一个基于芯片的光子平台，探索复杂的非线性系统。
2018-06-06 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
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
Engineered Octave Frequency Comb in Integrated Chalcogenide Dual-ring Microresonators
具有平坦梳状光谱轮廓的宽带克尔梳有望在诸如高容量光通信的许多应用中得到应用。在这里，我们提出了新的同心双环微谐振器（DRM）的先进的色散工程量身定制的梳状光谱分布。色散不仅可以通过DRM的横截面来灵活地设计，而且可以通过同心双环微谐振器之间的间隙来灵活地设计，这为几何控制孤子克尔梳的光谱轮廓提供了新的途径。数值计算得到了一种具有良好频谱平坦度的倍频程跨越的耗散克尔孤子梳，其带宽为1265 nm（99.82 THz），覆盖了从通信波段到中红外波段的范围，其-40 dB带宽为1265 nm。我们的研究结果是有希望的，以充分了解在DRM的混合模式，这有助于控制宽带梳形成的非线性动力学。
2022-10-18 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
Spectral Extension and Synchronisation of Microcombs in a Single Microresonator
我们证明了在微谐振器中产生的孤子微梳的光谱可以通过双色泵浦相干扩展：具有微谐振器的反常色散区中的频率的一个泵浦用于产生亮孤子微梳，而正常色散区中的第二泵浦既补偿微谐振器的热效应，又通过交叉耦合产生第二频率梳。利用亮孤子进行相位调制，从而扩展了微梳的频谱。不同微谐振器的实验结果表明，即使在不同的模式族中产生梳齿，两个梳齿的模式间隔也是同步的。数值模拟结果与实验结果吻合较好，并揭示了一个明亮的光脉冲从第二泵被动地形成在正常的色散制度和捕获的亮孤子。我们相信，所展示的技术提供了一种替代方法来产生宽带微梳和多色频率梳，可以用于频率计量和光谱学。此外，该方法使得能够选择性地增强梳状谱的特定部分中的可用光功率。
2020-02-14 physics.optics
Frequency combs and platicons in optical microresonators with normal GVD
我们预言了在群速度色散正常的微谐振腔中存在一种新型的平顶耗散孤子脉冲--“platicons”。我们提出的方法来产生这些陈词滥调从连续波泵。它们的持续时间可以通过调谐泵浦频率来显著改变。证明了Lugiato-Lefever方程暗孤子的离散能谱到准连续谱的变换。利用双谐波、相位/振幅调制泵浦或经由激光注入锁定也可以产生类似的结构。
2015-01-29 physics.optics
Semiclassical theory of frequency combs generated by parametric modulation of optical microresonators
本文提出多量子半经典理论，通过优化微谐振腔参数调制的空间分布，在最小功耗下实现最强光学频率梳，并证明SNAP瓶型微谐振腔可以远小于跑道型微谐振腔的尺寸产生相似频率梳。
2023-04-18 physics.optics
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。
2017-03-08 physics.optics
Optimized frequency comb spectrum of parametrically modulated bottle microresonators
通过光学微谐振器的参量调制形成光学频率梳（OFC）通常用集总参数模型来描述。然而，这些模型没有考虑参数调制（SDPM）的实际空间分布。在这里，我们表明，SDPM的效果变得特别重要的细长SNAP瓶微谐振器（SBM）沿其轴向长度具有浅的纳米级有效半径变化。与具有不同形状的微谐振器（例如，球形和环形）是保持微型的SBM可以具有自由光谱范围小得多且没有色散的谐振光谱。因此，SBM可以用于生成具有低得多的重复率的OFC。我们考虑了抛物型SBM的谐振和绝热调制，并表明通过优化SDPM可以改善所产生的OFC谱的平坦度并增加带宽。我们建议，确定的最佳SDPM可以实验实现使用压电，辐射压力，和电光激发的SBM。
2022-11-02 physics.optics
Dual pumped microresonator frequency combs
研究了双泵浦微谐振腔克尔频率梳的非线性动力学特性，该特性由受驱动和阻尼的非线性薛定谔方程描述，并以调制频率的形式增加了一个自由度。截断的四波模型推导出的泵模式和主导边带对被发现能够描述大部分的基本动力学行为的完整方程。研究了四波模型中定态的稳定性，并进行了数值模拟，结果表明，在先前考虑的低强度模式之外，包括腔孤子在内的大范围的解是可能的。
2014-04-10 physics.optics
Photo-induced cascaded harmonic and comb generation in silicon nitride microresonators
氮化硅（Si $_3$ N $_4$）是一种日益成熟的非线性光学集成平台。然而，由于没有二阶（$χ^{(2)}$）非线性，Si $_3$ N $_4$主要被认为是三阶（$χ^{(3)}$）非线性相互作用。最近，通过光电效应在Si $_3$ N $_4$波导和微谐振器中进行光学极化克服了这一限制，从而导致准相位匹配$χ^{(2)}$光栅的铭文。在这里，我们报告的级联非线性效应在正常色散硅$_3$ N $_4$微谐振器结合$χ^{(2)}$和$χ^{(3)}$非线性。我们证明，光致$χ^{(2)}$光栅也提供了相位匹配的和频产生过程中，使启动和连续切换的主要梳在泵浦波长。此外，双共振泵浦和二次谐波场允许级联的三次谐波产生，其中二次光学写入的$χ^{(2)}$光栅被识别。最后，我们得到了由和频耦合初级梳演化而来的低噪声宽带微梳态。这些结果扩展了$χ^{(2)}$和$χ^{(3)}$微谐振器中级联效应的范围。
2022-03-29 physics.optics
Drop-port study of microresonator frequency combs: power transfer and time-domain characterization
我们使用一个下降端口的几何形状来研究氮化硅片上微谐振器频率梳发生器中的功率传输。在与传统的传输几何形成鲜明对比，我们观察到光滑的输出光谱与可比的功率在泵和相邻的梳状线。通过将泵浦饱和引入模式耦合模型，半经验地解释了下降端口输出功率中的饱和观察。自相关测量在下降端口输出上进行，而不需要过滤掉或抑制强泵浦线，这在通端口实验中是必要的。在正常色散微腔中观察到被动锁模脉冲。
2013-08-06 physics.optics
Counting the Cycles of Light using a Self-Referenced Optical Microresonator
利用飞秒锁模激光频率梳将光学频率与射频相位相干地连接起来，从而能够对光的周期进行计数，并且是光学时钟、绝对频率合成、基础物理测试和改进的光谱学的基础。使用光学微谐振器频率梳在光学频率和微波频率之间建立相干链路将把光学频率合成和测量扩展到需要紧凑形状因子、片上集成和微波区域中的梳线间距的领域，包括相干电信、天体物理光谱仪校准或微波光子学。在这里，我们展示了微波光链路的微谐振器。在超高Q晶体微谐振器中使用时间耗散的单孤子状态，该晶体微谐振器在高度非线性光纤中加宽，产生自参考的光学频率梳，允许相位相干地将190 THz光学载波直接链接到14 GHz微波频率。我们的工作表明，精密的光频率测量可以实现紧凑的高Q值微谐振器。
2015-08-06 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
Mid-infrared frequency combs and staggered spectral patterns in $χ^{(2)}$ microresonators
频率梳光谱学的潜力引起了人们对在集成光子学环境中产生中红外频率梳的极大兴趣。然而，尽管在微谐振器和量子级联激光器的显着进步，合适的中红外梳状光源的可用性仍然稀缺。在这里，我们提出了一种新的方法，通过级联三波混频产生中红外微梳。用低功率连续激光器泵浦CdSiP $_2$微谐振器，在1.55 $μ$ m波长处产生了$χ^{(2)}$频率梳，频率梳宽约为30 nm，频率梳的波长为3.1 $μ$ m。我们观察到普通的梳状状态与线间距的自由光谱范围的谐振器，和梳周围的泵浦和半谐波交替的边带数，形成交错的图案的谱线。我们的中红外微梳产生方案与集成电信激光器兼容。因此，它有可能被用作一个简单的和完全集成的中红外梳状源，只依赖于一个单一的材料。
2022-05-25 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
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
Frequency comb generation threshold in $χ^{(2)}$ optical microresonators
从理论和实验上研究了锂酸盐回音壁微谐振器中产生$χ^{(2)}$频率梳的阈值。当通过二次谐波产生产生频率梳时，发现导致梳的级联二阶过程的开始的阈值约为85 $μ$ W。的二次谐波产生效率达到这个值是在一个先前已知的理论框架非常一致。这个框架在这里扩展，表明级联$χ^{(2)}$过程的发病和二次谐波产生效率的最大值相吻合。此外，我们观察到梳状线之间的频率距离是泵浦功率的函数。它从振荡阈值的4个自由光谱范围变为590 $μ$ W的1个自由光谱范围。
2020-07-10 physics.optics
Coupled Lugiato-Lefever equation for nonlinear frequency comb generation at an avoided crossing of a microresonator
微谐振器中的导模耦合通常通过避免相应谐振的交叉来表现自身。这种耦合可以通过创建两个分支来强烈修改谐振器局部有效色散，这两个分支在光谱区域中具有相反符号的色散，否则光谱区域将以正（正常）或负（异常）色散为特征。在本文中，我们研究，分析和计算，在避免交叉使用耦合Lugiato-Lefever方程的非线性频率梳产生的一般性质。特别地，我们发现当两个分支都被抽运时，通过适当选择抽运功率和失谐参数，可以激发出亮孤子和宽带频率梳。发现了孤子产生的确定性路径。
2017-03-05 physics.optics
Measurement of microresonator frequency comb stability by spectral interferometry
提出了一种新的实验测量微谐振腔光学频率梳光谱相干性的方法。具体来说，我们使用的光谱干涉方法，通常用于超连续谱生成的背景下，探索整个梳状带宽的一阶相干的复杂程度的变化。我们测量了两个不同频率梳的相干性，并观察到完全不同的相干特性。特别是，我们发现，所观察到的动力学制度是类似的稳定和不稳定的调制不稳定性制度在以前的理论研究报告。数值模拟的结果与实验结果吻合较好。除了展示一种新的技术来评估梳子的稳定性，我们的研究结果提供了强有力的实验支持以前的理论分析。
2015-10-28 physics.optics
An Ultrahigh-Q Microresonator on 4H-silicon-carbide-on-insulator Platform for Multiple Harmonics, Cascaded Raman Lasing and Kerr Comb Generations
无论支撑材料平台如何，实现高品质（Q）谐振器一直是一个不断的追求，因为高Q谐振器提供了极端的光存储环境，使得能够以高效率观察许多非常规的非线性光学现象。在这里，我们展示了一个超高Q值（7.1*10^6）的微谐振器上的4 H-碳化硅绝缘体（4 H-SiCOI）平台，其中\c{hi}^( 2）和\c{hi}^( 3）的高效率的非线性过程已经产生。观察到宽带频率转换，包括二次、三次、四次谐波产生。据我们所知，在SiC微谐振器中首次证实了级联拉曼激光。使用色散工程SiC微谐振器实现了从1300到1700 nm的宽带克尔频率梳。我们的演示是SiC光子集成器件发展的一个重要里程碑。
2021-05-06 physics.optics
Dynamics of mode-coupling-induced microresonator frequency combs in normal dispersion
我们从实验和理论上研究了在正常群速度色散（GVD）机制下，由模式耦合辅助的基于微谐振器的频率梳产生的动力学。我们表明，模式耦合可以启动腔内调制不稳定性（MI）的直接扰动的泵谐振模式。我们还观察到一个低噪声梳的形成，作为泵的频率进一步调谐到共振从MI点。我们确定的相位匹配条件，准确地预测MI和梳状谱的所有基本特征，并将现有的模耦合和高阶色散之间的类比扩展到正常的GVD制度。我们讨论了我们的分析的可能性，在正常的GVD制度的宽带梳产生的适用性。
2016-10-04 physics.optics
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。
2019-09-27 physics.optics
Frequency comb generation via cascaded second-order nonlinearities in microresonators
光学频率梳正在革新现代时间和频率计量学。在过去的几年里，由于通过基于微谐振器的解决方案实现了小型化，其应用范围大幅增加。这种器件中的梳通常使用谐振器材料的三阶$χ^{(3)}$非线性产生。另一种方法是利用二阶$χ^{(2)}$非线性。虽然以这种方式产生梳的想法已经存在了近二十年，但到目前为止，只有少数演示是已知的，要么是基于庞大的蝴蝶结腔，要么是基于相对低的$Q$波导谐振器。在这里，我们提出了第一个这样的梳，是基于毫米大小的微谐振器由锂碳酸盐，允许级联的二阶非线性。这款概念验证器件的泵浦阈值低至2 mW，可在1064 nm和532 nm附近产生重复频率锁定梳。从非线性动力学的角度来看，所观察到的梳对应于图灵辊图案。
2019-12-03 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
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
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
Experimental observation of internally-pumped parametric oscillation and quadratic comb generation in a $χ^{(2)}$ whispering-gallery-mode microresonator
本文报道了在自然相位匹配条件下，高Q值锂酸盐微谐振器内泵浦参量振荡的实验观察。具体来说，发射近红外泵浦光约1060 nm到一个$z$切一致的锂离子微谐振器，我们观察到的二次谐波产生接近自然相位匹配的条件下，在输入泵周围的光学边带的产生。我们发现，可以通过改变实验参数产生广泛的不同的边带频移。在特定的条件下，我们观察到的几个等间距的边带周围的泵级联产生-通过腔增强的二次谐波产生的光学频率梳的第一步。
2019-12-11 physics.optics
