Scheme for single-shot frequency comb absorption sensing on chip
频率梳吸收光谱与低噪声、快速零差测量相结合，为超灵敏吸收测量提供了一个工具箱。将这些方案集成到光子平台上，使其更接近实际应用是具有挑战性的。在这里，我们提出了一个方案，可以很容易地适应光子平台。我们表明，每个频率梳齿可以独立采样，梳的跨度可以定制，并且我们的方法不需要仔细对准梳中心与任何吸收曲线。这允许不对称的吸收轮廓被完全重建，而不需要额外的组件。
2023-03-17 physics.optics quant-ph
Spatiotemporal mode-locking and photonic flywheel in multimode microresonators
耗散克尔孤子（DKS）频率梳-也称为微梳-可以说是在腔非线性光子学中创造了一个新的领域，理论，实验和技术研究之间有很强的交叉作用。时空锁模（STML）不仅为超快激光技术增加了新的自由度，而且为利用光子学实现模拟计算机和启发式优化器提供了新的见解。在这里，我们结合了DKS和STML的原理，首次展示了STML DKS通过开发一个未开发的超高品质因数的法布里-珀罗微谐振器的基础上渐变折射率多模光纤（GRIN-MMF）。利用模间受激布里渊散射，我们可以选择性地激发本征模DKS或STML DKS。此外，我们展示了一个超低噪声的微梳，提高了光子飞轮的基本梳线宽和DKS定时抖动的性能。所展示的基本梳状线宽为400 mHz和DKS的500阿秒的定时抖动分别代表了25倍和2.5倍的改进，从国家的最先进的。我们的研究结果表明，GRIN-MMF FP微谐振器作为一个理想的测试平台，高维非线性腔动力学和光子飞轮的相干性和超低的定时抖动的潜力。
2022-03-19 nlin.PS physics.optics
Single-Shot Realization of 10000-Mode Octave-Spanning Artificial Gauge Fields
Joint Quantum Institute, University of Maryland and National Institute of Standards and Technology（马里兰大学联合量子研究所与国家标准技术研究院）
提出超宽带多模态色散校正人工规范场理论框架，利用集成光子学实现首个光子整数量子霍尔模型的频率梳，覆盖超过10000个模式，通过克尔非线性实现单次控制。
2026-08-17 physics.optics
Sub-femtosecond absolute timing precision with a 10 GHz hybrid photonic-microwave oscillator
我们提出了一种光电方法来产生高光谱纯度的微波信号。通过规避散粒噪声和工作在基本的热极限附近，我们证明了10 GHz的信号与420阿秒（1 Hz- 5 GHz）的单个混合振荡器的绝对定时抖动。
2012-05-05 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Implementing photonic-crystal resonator frequency combs in a photonics foundry
本文在AIM Photonics氮化硅代工平台上实现光子晶体谐振腔，获得Q值高达1.2×10^7，并实现OPO宽调谐和孤子微梳，展示了大规模可制造的频率梳光源集成潜力。
2025-01-02 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Gaussian-shaped Optical Frequency Comb Generation for Microwave Photonic Filtering
仅使用电光调制器，我们产生了41线的10 GHz高斯型光学频率梳。我们使用这种梳演示切趾微波光子滤波器大于43 dB的旁瓣抑制，而不需要一个脉冲整形器。
2011-04-21 physics.optics
Photonic crystal fiber for high resolution lensless in-line holographic microscopy
我们提出使用高数值孔径单模光纤，如光子晶体光纤无透镜同轴全息显微术。高发散光束有助于克服图像传感器的空间采样限制。本文采用像素间距为1.12 μ m的图像传感器和模场直径为1.8 μ m的光子晶体光纤，实现了亚微米的横向分辨率。在单次无透镜成像的早期方法中，亚微米分辨率已经在非常小的工作距离和视场下获得。该方法提高了分辨率，而不影响工作距离。已证明工作距离（但不限于）约为1.7 mm，视场约为1.4 mm。
2020-01-27 eess.IV physics.optics
Single-Shot Fidelity Reveals Hard and Soft Limits: A Universal Yardstick for Photon-Number-Resolving Detectors
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（先进产业科学技术研究所）
该研究提出通用单次射击保真度度量，可直接量化单次测量中正确识别光子数的概率，能区分光子损失与误识别，实现不同架构光子数分辨探测器的定量比较，为光子量子计算相关探测器评估提供统一基准。
2026-09-03 physics.optics quant-ph
Photonic kernel machine learning for ultrafast spectral analysis
我们介绍光子内核机，一个超快的频谱分析方案的噪声射频信号从单次拍摄的光强度测量。该方法结合了机器学习的多功能性和光子硬件的速度，以达到前所未有的吞吐率。我们从理论上描述了一些关键的基本原理，然后数值说明了光子晶格为基础的实现达到的性能。我们将该技术应用于皮秒脉冲射频信号，能量谱密度估计和形状分类任务，以及连续信号，频率跟踪任务。所提出的光学计算方案是弹性的噪声，同时需要对光子晶格参数的最小控制，使其易于实现在现实的国家的最先进的光子平台。
2022-02-25 cond-mat.other physics.app-ph physics.comp-ph
Optical frequency comb technology for ultra-broadband radio-frequency photonics
光学频率梳出色的相位噪声性能导致了光学合成和计量学的革命，涵盖了从分子光谱到激光测距和光通信的无数应用。然而，光学频率梳的理想特性取决于应用。在这篇评论中，不同的技术的产生和处理的高重复率（>10 GHz）的光学频率梳与技术兼容的光通信设备。特别强调的好处和前景，这项技术在一般领域的射频光子学，包括应用在高性能微波光子滤波，超宽带相干通信，和射频任意波形产生。
2014-03-11 physics.optics
Analysis of shot noise in the detection of ultrashort optical pulse trains
利用时变分析方法，提出了超短光脉冲序列光电探测中散粒噪声的频域模型。散粒噪声有限的光电流功率谱密度，信号-噪声表达式，和散粒噪声频谱相关性推导出明确包括有限的光电探测器的响应。结果表明，在散粒噪声的频谱相关的强度取决于光脉冲宽度，这些相关性可以创建数量级的不平衡之间的散粒噪声限制的幅度和相位噪声的光子产生的微波载波。它也表明，只有通过占光谱相关性可以散粒噪声等同于在光脉冲到脉冲的定时抖动检测的基本量子限制。
2013-02-25 physics.ins-det physics.optics quant-ph
An Intracavity Rydberg Superatom for Optical Quantum Engineering: Coherent Control, Single-Shot Detection and Optical $π$ Phase Shift
我们展示了一种新的多功能的光量子技术的基础上，作为一个单一的两级超原子的内腔里德伯封锁原子系综。我们相干地控制其状态，并以$95\%$效率在Single Shot中对其进行光学检测。最重要的是，我们证明了一个超原子态依赖的$π$相位旋转的光反射从腔。与状态操纵和检测一起，它是实现确定性光子纠缠门和产生高度非经典光态的关键因素。
2021-11-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Noise floor reduction of an Er:fiber laser-based photonic microwave generator
从光信号产生微波受到光电探测过程中固有的热和散粒噪声的影响。在光电二极管饱和限制可实现的信噪比的较低脉冲重复率下，该问题更加严重。在本文中，我们证明了一个10-15 dB的减少，在10 GHz的相位噪声地板的脉冲重复率的乘法。从250 MHz基本锁模铒（Er）：光纤激光器，我们比较了两种不同的方法，重复率倍增：法布里-珀罗腔滤波和级联，不平衡马赫-曾德尔光纤干涉仪。对于高于100 kHz的傅立叶频率，这些技术将10 GHz光电检测谐波上的相位噪声基底分别降低到-158 dBc/Hz和-162 dBc/Hz。
2011-09-10 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
Amplitude-flattened frequency combs in the moving photonic crystals
本文研究了移动空芯光子晶体波导的光谱特性。我们发现，频率梳可以产生在空心芯的移动PCW。此外，所产生的频率梳中的边带的幅度强烈地依赖于固定PCW的芯引导模式的空间场分布。特别地，我们发现，周期性的点缺陷的PCW空芯的最里面的行的引入将显着修改的导模的空间场分布，导致出现的紧密本地化的缺陷模式。这又导致由移动PCW产生的频率梳中的边带的幅度的增强和均衡。
2017-08-17 physics.optics
Harnessing optical micro-combs for microwave photonics
在过去的十年中，由高Q微谐振器或微梳产生的光学频率梳，其特征在于紧凑的器件覆盖区、高能量效率和宽光学带宽中的高重复率，已经在包括计量、锁模激光器、电信、RF光子学、光谱学、传感和量子光学的广泛领域中引起了革命。其中，引起极大兴趣的应用是将微梳用于RF光子学，其中它们提供增强的功能以及比其他方法更小的尺寸和功耗。本文综述了这一新兴领域的最新进展。我们提供了迄今为止已经取得的主要成就的概述，并强调了RF光子学应用的微梳的强大潜力。我们还讨论了一些开放的挑战和限制，需要满足实际应用。
2018-04-24 physics.optics
High bandwidth temporal RF photonic signal processing with Kerr micro-combs: integration, fractional differentiation and Hilbert transforms
集成克尔微梳是一种用于光子RF和微波信号处理的强大的多波长源，对于横向滤波器系统特别有用。它们具有许多优点，包括紧凑的占地面积，高通用性，大量的波长和宽带宽。本文综述了49- 200 GHz克尔微梳在光子射频和微波高带宽时域信号处理方面的最新进展。我们涵盖积分和分数希尔伯特变换，微分器以及积分器。讨论了光微梳在射频光子应用中的功能和实现集成解决方案的能力。
2021-02-17 physics.app-ph physics.optics
Hilbert Transform based Quadrature Hybrid RF Photonic Coupler via a Micro-Resonator Optical Frequency Comb Source
我们展示了一个光子RF希尔伯特Transformer的宽带微波同相和正交相位产生的基础上，集成频率光梳，使用非线性微谐振器的基础上CMOS兼容，高折射率对比度，掺杂石英玻璃平台产生。梳状滤波器的高质量和大频率间隔使滤波器具有多达20个抽头，使我们能够演示具有超过5倍频程（3 dB）带宽和几乎均匀相位响应的正交滤波器。
2015-12-06 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
Deuterated silicon nitride photonic devices for broadband optical frequency comb generation
我们报告和表征低温，等离子体沉积的氘氮化硅薄膜的非线性集成光子学。峰值处理温度低于300 $^\circ$ C，可与预处理CMOS基板后端兼容。我们实现了微谐振器的品质因数高达$1.6\times 10^6 $在1552 nm，和$>1.2\times 10^6$在整个$λ$ = 1510 - 1600 nm，没有退火或应力管理。然后，我们证明了该平台在非线性光子学中的直接效用，通过产生1太赫兹自由光谱范围，900 nm带宽调制不稳定微谐振器克尔梳和倍频程跨越，超连续加宽光谱。
2018-02-03 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
Comb-based photonic neural population for parallel and nonlinear processing
人们认为，神经信息的表示和处理依赖于神经群体而不是单个神经元。在神经形态光子学中，以非线性响应形式存在的光子神经元在单个器件和时间节点中得到了广泛的研究。然而，为了构建光子神经种群（PNP），考虑到物理复杂性和响应延迟，放大和大规模互连的过程仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一个梳状PNP互连的载波耦合具有卓越的可扩展性。理论和实验证明了梳状PNP中神经元群体的两个独特性质，包括非线性响应曲线和群体活动编码。实验成功地实现了一个具有双射频（RF）音调的三个输入模式的实时分类任务，表明基于梳状结构的PNP可以有效地利用光子学的超宽带进行并行和非线性处理。
2021-09-25 cs.ET physics.optics
Comb-Based Radio-Frequency Photonic Filters with Rapid Tunability and High Selectivity
光子技术在增强射频（RF）电系统方面受到了相当大的关注，包括高频模拟信号传输、相控阵列控制、模数转换和信号处理。尽管已经大量讨论了射频光子学在宽RF带宽上实现可调谐电滤波器的潜力，但是实现具有高度选择性滤波器线型和快速可重构性的可编程滤波器面临着重大挑战。基于频率梳的射频光子滤波器的一种新方法提供了一种潜在的途径，同时高阻带衰减，快速可调谐性，带宽重新配置。在一种配置中，通过控制梳齿之间的光学延迟，以前所未有的（~40 ns）速度证明了RF通带频率的调谐。在第二种固定滤波器配置中，级联四波混频同时加宽和平滑梳状谱，导致高斯RF滤波器线形表现出极高（>60 dB）的主瓣与旁瓣抑制比和（>70 dB）的阻带衰减。
2012-06-25 physics.optics
Photonic lattices for astronomical interferometry
在不久的将来，渐逝耦合波导的规则二维晶格可以提供能够以干涉方式同时组合大量望远镜的光子组件，从而简化光学干涉仪的成像能力。在本文中，所谓的离散光束组合器（DBC）的理论建模进行了描述和比较，用于天文干涉测量的光子光束组合器的传统模型。讨论了与理想的ABCD合束器相比，DBCs的性能，并分析了其在天文仪器中的应用。
2012-02-27 astro-ph.IM physics.optics
Quantum State Tomography of Photonic Qubits with Realistic Coherent Light Sources
本文提出数值框架，研究经典信号功率对光子量子比特QST效率的影响，并通过保真度分析揭示噪声环境下的局限与改进方向。
2024-11-25 math-ph math.MP physics.comp-ph
Generation of a VUV-to-visible Raman frequency comb in hydrogen-filled kagomé photonic crystal fiber
我们报道了在266 nm泵浦的充氢kagomé型光子晶体光纤中产生的纯振动拉曼梳，从真空紫外（184 nm）延伸到可见光（478 nm）。在紫外区，较高的拉曼增益增强了受激拉曼散射和分子调制过程。由于光纤-气体系统在紫外光中的压力可调正常色散景观，高阶反斯托克斯带优先在高阶光纤模式中产生。这些结果为基于可调谐光纤的深紫外光和真空紫外光源的应用铺平了道路，例如，光谱学和生物医学。
2016-10-07 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
High sensitivity photonic time-stretch electro-optic sampling of terahertz pulses
最近，通过使用光子时间拉伸电光采样（EOS）技术，在高重复率下单次记录太赫兹电信号成为可能。然而，时间拉伸状态方程的中等灵敏度仍然是一个强大的限制，为一系列的应用。在这里，我们提出了一个变体，能够增加自由传播的太赫兹信号的光子时间拉伸的灵敏度。一个关键点是整合参考文献[Ahmed等人，Rev. Sci.仪器85，013114（2014）]，用于升级经典的时间拉伸系统。利用SOLEIL同步辐射装置的高重复频率太赫兹相干同步辐射光源（CSR）对该方法进行了验证。因此，我们的太赫兹数字化仪的信噪比可以直接提高一个因子$\approx 6.5$，导致在电光晶体内的噪声等效输入电场低于$1.25$~V/cm，在0 - 300~GHz频带（即，2.3~$μ$ V/cm/$\sqrt{\text{Hz}}$）。灵敏度可根据可用激光功率进行调整，从而在需要时能够进一步提高灵敏度。
2016-07-25 physics.optics
AlGaAs-On-Insulator Nonlinear Photonics
非线性光子学和集成光子学的结合最近出现了激增，其中最重要的成就是在微谐振器中产生克尔频率梳。高效的非线性光子芯片具有无数的应用，包括高速光信号处理、片上多波长激光器、计量学、分子光谱学和量子信息科学。砷化铝镓（AlGaAs）在低于其带隙能量的一半时表现出非常高的材料非线性和低的非线性损耗。然而，器件加工的困难和低的器件有效非线性使得克尔频率梳的产生变得难以实现。在这里，我们展示了绝缘体上的AlGaAs作为电信波长的非线性平台。利用新开发的制造工艺，我们展示了高品质因数（Q> 100，000）的微谐振器与集成总线波导在一个平面电路，其中光参量振荡实现了创纪录的低阈值功率为3 mW和频率梳跨越350 nm。我们的演示展示了集成非线性光子学中AlGaAs绝缘体平台的巨大潜力。
2015-09-11 physics.optics
Compact High-Q Optical Comb based on a Photonic Harmonic Potential
在光子晶体结构中，由于背景色散和双色势的平衡，实现了光子的有效谐波势。因此，超紧凑的谐振器与几个等距谐振和高负载Q值（0.7百万）的证明。利用光学相干层析测量的复反射光谱进行了详细的统计分析。固有Q因子的对数正态分布在300万处达到峰值。该器件由$Ga_{0.5}In_{0.5}P$制成，以抑制在这里考虑的电信光谱范围内的双光子吸收。这对于将光的强局部化转化为超高效的参数相互作用至关重要。
2017-04-10 physics.optics
Hybrid Nonlinear Effects in Photonic Integrated Circuits
本研究利用两种材料的混合光学非线性，在熔融石英包层氮化硅微谐振腔中实现了拉曼散射与Kerr频率梳的联合产生，为集成光子器件的多功能化与高效非线性电路提供了新途径。
2025-05-02 physics.optics
Photonic Microwave and RF Channelizers using Kerr Micro-combs
我们回顾了最近的工作，宽带RF信道的基础上集成的光频率克尔微梳结合无源微环谐振器滤波器，与微梳具有200 GHz和49 GHz的信道间隔。这种实现RF信道器的方法为微波信号检测的广泛应用提供了降低的复杂性、尺寸和潜在成本。
2021-04-13 physics.app-ph physics.optics
Monolithic photonic circuits for Kerr frequency comb generation, filtering and modulation
基于三阶非线性效应（$χ^{(3)}$）的微谐振腔克尔频率梳在光学时钟、脉冲整形、光谱学、电信、光探测和测距（LiDAR）以及量子信息处理等领域有着广泛的应用。这些应用中的许多需要对所生成的频率梳信号进行进一步的频谱和时间控制，这通常使用具有强二阶非线性的附加光子元件（$χ^{(2)}$）来实现。到目前为止，由于材料限制，这些功能在很大程度上被实现为分立的片外组件，这是以额外的系统复杂性和增加的光损耗为代价的。在这里，我们演示了在单个单片集成芯片上的频率梳的产生、滤波和电光调制，使用同时具有大的$χ^{(2)}$和$χ^{(3)}$非线性和低光学损耗的薄膜锂酸盐（LN）光子平台。我们使用色散工程高品质因数LN微谐振器产生宽带克尔频率梳，使用电可编程分插滤波器选择单个梳状线，并调制所选线的强度。我们的研究结果为光谱数据通信，测距和量子光子学的单片集成频率梳解决方案铺平了道路。
2018-09-23 physics.app-ph physics.optics
High-order Radio Frequency Differentiation via Photonic Signal Processing with an Integrated Micro-resonator Kerr Optical Frequency Comb Source
我们展示了使用集成微谐振器为基础的光学频率梳源的微波和射频光子滤波和先进的功能的横向滤波功能的基础。
2018-04-07 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Broadband photonic RF channelizer with a Kerr soliton crystal micro-comb
我们报告了一个92通道RF信道化器的基础上，48.9 GHz的集成微梳，通过孤子晶体，连同一个无源高Q值环形谐振器，作为一个周期性的光学3dB带宽为121.4 MHz的滤波器。通过温度调谐，我们获得了8.08 GHz和17.55 GHz的瞬时RF带宽。这些结果代表了实现完全集成的光子RF频谱信道器的重大进步，具有降低的低复杂性，尺寸和高性能，用于数字兼容信号检测和宽带模拟信号处理。
2021-01-29 physics.app-ph physics.optics
Turnkey photonic flywheel in a Chimera cavity
耗散克尔孤子（DKS）微梳作为一种使能技术，在基础科学和技术创新中有着广泛的应用。具有亚光学周期和亚飞秒定时抖动的可靠交钥匙操作是超快光学和微波电子学交叉领域许多有趣的微梳应用成功的关键。在这里，我们提出了一种新的方法来证明第一个交钥匙布里渊DKS频率梳。我们的方法与嵌合体腔提供了基本的好处，是以前无法实现的，包括相位不敏感性，自我修复能力，确定性选择的DKS状态，并获得超低噪声梳状态。演示的交钥匙布里渊-DKS频率梳实现了100 mHz的基本梳线宽和1飞秒的DKS定时抖动，平均时间高达56 μs。该方法是通用的，可推广到各种设备平台的用户友好和现场部署的梳状设备。
2022-12-28 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Fourier synthesis dispersion engineering of photonic crystal microrings for broadband frequency combs
本文提出基于傅里叶合成的光子晶体微环色散工程方法，通过调节单个谐振频率实现任意色散定制，实验展示了多种色散分布并仿真验证了任意频率梳光谱包络定制。
2023-07-11 physics.optics
Time Crystals transforming Frequency Combs in Tunable Photonic Oscillators
本研究将时间晶体概念引入光注入半导体激光器构成的可调谐光子振荡器研究，将系统动力学简化为一维圆映射，可准确建模系统动力学并实现可调形状的输出频率梳，为光子信号处理提供理论支撑。
2023-03-27 nlin.CD physics.optics
Photonic Snake States in Two-Dimensional Frequency Combs
本文提出在圆柱形微谐振器双曲区域中利用蛇形不稳定性形成稳定的二维之字形光子蛇形态，对应具有频谱异质性和内禀同步的二维频率梳，并验证了其存在条件与抗扰动鲁棒性，为频率梳生成开辟新范式。
2023-05-29 math-ph math.MP nlin.PS
Dual electro-optic frequency comb photonic thermometry
本研究利用双电光频率梳光谱问询π相移光纤布拉格光栅，实现7.5 mK稳定性、宽范围动态测温，并支持多光子器件并行复用。
2022-12-08 physics.ins-det physics.optics
Photonic-chip-based generation of sub-100-femtosecond optical frequency combs
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Huawei Technologies Co., Ltd.（华为技术有限公司）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）
该研究结合TFLN电光调制器与AlGaAsOI纳米波导基非线性光学环形镜，在光子芯片上实现了55飞秒亚100飞秒光脉冲及10dB带宽超90nm的平顶光频梳，为小型化高稳定光频梳源提供新方案。
2026-08-06 physics.optics
On-chip topological transport of optical frequency combs in silicon-based valley photonic crystals
本文实验演示了通信波长下硅基谷光子晶体中光学频率梳的片上拓扑传输，利用微环谐振器同时实现了量子频率梳与耗散克尔孤子梳，并证明谷扭结态使其对急转弯具有鲁棒性，为集成光子系统带来固有鲁棒性。
2023-10-24 physics.optics quant-ph
Photonic chip-based soliton frequency combs covering the biological imaging window
光学微谐振器中的耗散克尔孤子（DKS）提供了一种高度小型化、芯片级的频率梳状源，具有前所未有的高重复频率和光谱带宽。迄今为止，这种孤子频率梳源已成功地应用于光通信波段，用于双梳光谱、相干通信、光频率计数和距离测量。然而，通过在近红外光谱域中操作，可以显著扩展应用范围，近红外光谱域是生物医学和拉曼成像应用的先决条件，并且是通常使用的光学原子跃迁的光谱的一部分。在这里，我们展示了基于光子芯片的孤子克尔梳的操作与1微米的激光泵浦。通过对$\rm Si_3N_4$微谐振腔色散特性的设计，获得了扩展到776 nm的倍频程孤子克尔梳，从而覆盖了光学生物成像窗口。此外，我们还证明了当利用与其他模式族的模式杂交时，可以在正常群速度色散区产生孤子态。报道的近红外孤子克尔梳适用于一系列的研究，包括基于频率梳的光学相干层析成像，相干反斯托克斯拉曼光谱成像，它们与碱蒸气中的光学原子跃迁光谱重叠。
2017-06-20 physics.optics
Selective tuning of optical modes in a silicon comb-like photonic crystal cavity
实现大自由光谱范围的多谐振光子晶体腔是实现频率转换、四波混频、参量振荡等高效非线性响应集成器件的关键。由于腔模式对制造无序的敏感性，该任务通常是困难的，这使得即使在理论上预测完美匹配时也难以可靠地实现等间隔模式的梳状光谱。在这里，我们表明，梳状光谱高达8个模式具有非常高的品质因数和衍射限制的体积可以工程的双色型的潜力的二维光子晶体腔中制造的薄硅膜。为了应对在频率间隔和谐振线宽方面的紧公差，我们开发了一种永久的后处理技术，允许选择性地调整各个受限模式，从而实现了几乎完美的频率匹配的高Q谐振与记录精细硅微谐振器。我们的实验结果是非常有前途的超低功率硅非线性光子学。
2020-04-07 cond-mat.other physics.optics
Integral order photonic RF and microwave signal processors based on soliton crystal Kerr micro-combs
孤子晶体微梳是射频（RF）信号处理中多波长信道源的有力工具。它们提供紧凑的器件尺寸、大量的波长、非常高的通用性和宽的奈奎斯特带宽。在这里，我们展示了基于孤子晶体微梳的整数阶RF信号处理功能，包括希尔伯特Transformer和一至三阶微分器。我们比较和对比所取得的结果和权衡涉及不同的梳间距，抽头设计方法，以及成形方法。
2021-10-12 physics.app-ph physics.optics
GPU enabled real-time optical frequency comb spectroscopy and photonic readout
本研究提出一种支持GPU的实时光频梳光谱学方法，可在2.2 GB/s速率下完成数据全流程处理，已初步用于光机械加速度计运动检测，还可适配多种光谱仪与光子读出场景，具备良好应用潜力。
2023-07-12 physics.comp-ph physics.ins-det physics.optics
Photonic RF and microwave reconfigurable filters and true time delays based on an integrated optical Kerr frequency comb source
我们展示了先进的横向射频（RF）和微波功能的基础上产生的集成微环谐振器的克尔光梳源。我们实现了极高的性能，光学真时间延迟，旨在可调相控阵天线的应用，以及可重构的微波光子滤波器。我们的结果与理论相符。我们表明，我们的真实时间延迟将产生一个相控阵天线的功能，包括高角分辨率和宽范围的波束转向角，而微波光子滤波器具有高Q值因子，宽带可调谐性，和高度可重构的滤波形状。这些结果表明，我们的方法是一个有竞争力的解决方案，实现可重构，高性能和潜在的低成本的射频和微波
2018-01-31 physics.app-ph physics.optics
Photonic-Crystal Microresonator Frequency Combs in the O-band
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
研究探索基于五氧化二钽的光子晶体微谐振器在O波段产生频率梳，通过特定设计实现200GHz模式间距的高效孤子梳形成，能在单一器件内从窄带调至宽带梳状状态，输出低噪声，为相关应用提供了波长灵活、低噪声的微梳生成方法。
2026-07-14 physics.optics
Design, fabrication, and characterization of electrostatic comb-drive actuators for nanoelectromechanical silicon photonics
本文设计并表征了用于集成纳米机电硅光子电路的紧凑型静电梳齿驱动器，在低电压下实现超过50 nm位移和高机械谐振频率，可用于产生大相移等光学效应。
2023-07-03 physics.app-ph physics.optics
Photonic frequency microcombs based on dissipative Kerr and quadratic cavity solitons
光学频率梳具有精确控制的宽范围谱线，是许多科学突破的关键技术。除了基于锁模激光器的传统实现之外，基于高Q微谐振器中的耗散克尔和二次腔孤子的光子频率微梳在要求紧凑的占地面积、低成本、良好的能量效率、大梳间距和访问非常规光谱区域的应用中已经变得非常宝贵。本文综述了光子频率微梳的最新研究进展，并讨论了如何利用各种现象来提高微梳的性能，使其在光学原子钟、光学频率合成器、精密光谱学、天体光谱仪校准、生物医学成像、光通信、相干测距和量子信息科学等方面具有广泛的应用前景。
2022-12-29 physics.optics
Ultra-compact optical auto-correlator based on slow-light enhanced third harmonic generation in a silicon photonic crystal waveguide
将相干光用于材料科学和应用的能力与我们测量短光脉冲的能力直接相关。虽然自由空间光学方法已经很成熟，但在芯片上实现这一点将在占地面积、性能、灵活性和成本方面提供最大的好处，并允许与互补信号处理设备集成。一个关键的目标是实现亚瓦峰值功率水平和亚皮秒时间尺度上的操作。以前的集成演示需要时间同步的参考脉冲，片外光谱仪，或长的可调延迟线。我们报告的第一个设备能够实现单次拍摄的近红外皮秒脉冲时域测量的基础上，一个超紧凑的集成CMOS兼容设备，有可能被完全集成，没有任何外部仪器。它依赖于在慢光硅波导中的光学三次谐波产生。我们的方法也可以作为一个强大的原位诊断工具，直接映射，在可见光波长，近红外脉冲在光子晶体中的传播动力学。
2014-04-19 physics.optics
Photonic-crystal-reflector nano-resonators for Kerr-frequency combs
我们展示了克尔频率梳产生与纳米制造的法布里-珀罗谐振器与光子晶体反射器（PCR）端镜。PCR群速度色散（GVD）被设计为抵消在薄的450 nm氮化硅器件层上制造的矩形波导的强法向GVD。反射器为谐振腔提供了克尔梳产生所需的高光学品质因数和异常GVD。我们报告的设计，制造和表征的设备，在1550 nm的波长波段，包括GVD光谱和品质因数。克尔梳的产生是通过用连续波（CW）激光激发器件来实现的。PCR的多功能性使克尔非线性谐振器过程的一般设计原理和材料独立的设备基础设施成为可能，为光的操纵开辟了新的可能性。可见光和多光谱带谐振器似乎是PCR方法的自然延伸。
2019-04-17 physics.app-ph physics.optics
Passive silicon nitride integrated photonics for spatial intensity and phase sensing of visible light
University of Graz（格拉茨大学）；Christian Doppler Laboratory for Structured Matter Based Sensing（基于结构物质的传感克里斯蒂安·多普勒实验室）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）
本文提出一种基于氮化硅的无源光子集成电路，通过片上干涉仪将空间相位编码为强度，实现可见光强度与相位分布的单次、宽带测量。
2024-12-19 physics.optics
Comparison of photonic transversal RF spectral filters based on different optical microcombs
集成克尔微梳作为多波长信道源的出现，主要是在横向滤波器的背景下，用于光子RF和微波信号处理。它们提供紧凑的器件尺寸、非常高的通用性、大量的波长和宽的奈奎斯特频带。在这里，我们回顾了最近的进展克尔微梳为基础的光子RF和微波可重构滤波器，基于横向滤波器的方法和RF光带宽缩放。我们比较和对比宽梳间距梳（200 GHz）与更精细的间隔（49 GHz）的微梳实现的结果。讨论了光学微梳在功能和可集成性方面在射频光子学应用中的巨大潜力。
2020-02-23 physics.app-ph physics.optics
