Solitons and frequency combs in silica microring resonators: Interplay of the Raman and higher-order dispersion effects
研究了拉曼散射和高阶色散对石英微腔中孤子和频率梳产生的影响。喇曼效应在谐振腔品质因数中引入了一个阈值,超过该阈值,锁频孤子将不存在,而是观察到以产生自频移孤子和色散波为特征的丰富的动力学过程。本文还报道了锁频孤子的Hopf不稳定性导致切伦科夫辐射展宽的机制。
2015-09-15 physics.optics
Soliton crystals in Kerr resonators
强相互作用的孤子被限制在光学谐振腔中,这将为通信、计算和光传感实验提供独特的能力。在这里,我们报告的发现孤立子晶体在单片克尔微谐振器自发和集体有序合奏的共同传播的孤立子的相互作用离散其允许的时间间隔。我们明确地识别和表征孤子晶体,通过分析它们的“指纹”的光谱,这是由孤子之间的光谱干涉。我们确定了一个丰富的空间孤子晶体表现出晶体缺陷,和时域测量直接证实了我们的推断,他们的晶体结构。我们观察到的结晶是由谐振器模式简并介导的远程孤子相互作用来解释的,我们探测孤子晶体和孤子液体,在没有这些相互作用的情况下形成的定性差异。我们的工作探讨了丰富的物理单片克尔谐振器在一个新的制度密集的孤子占领,并提供了一种方法来大大提高效率的克尔梳;此外,极端简并的孤子晶体的配置空间建议实现一个强大的片上光缓冲区。
2017-04-04 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
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
Micro-resonator soliton generated directly with a diode laser
报道了一种具有超低噪声、高功率光纤耦合和快速调谐的外腔半导体激光器。这些特性使得能够在具有单孤子态的石英微谐振器中产生光学频率梳。实验中既没有使用光调制器,也没有使用放大器。这一演示大大简化了孤子产生装置,并代表了一个完全集成的孤子梳系统向前迈出了重要的一步。
2017-11-16 physics.optics
Continuous wave driving elucidates the desynchronisation dynamics of ultrashort dissipative Raman solitons generated in dispersive Kerr resonators
该研究通过数值模拟证实连续波驱动下也能存在拉曼孤子,借此阐明了脉冲驱动系统中失同步对超短耗散拉曼孤子存在性与特性的作用机制,并定性解释了孤子可存在的失同步范围。
2024-05-21 physics.optics
Polarization multiplexed dissipative Kerr solitons in on-chip micro-resonator
我们演示了片上氮化硅微谐振器中的偏振复用耗散克尔孤子。在我们的实验中,TE-和TM-偏振孤子可以单独产生和控制,由于他们的弱相互作用的结果,充分不同的重复率和正交偏振态。此外,我们发现TE和TM偏振孤子通常表现出不相关的时间抖动,因此偏振复用孤子微梳之间的频率和相位相干性作为泵浦激光器参数的函数发生显着变化,通过优化,我们实现了窄的双微梳拍音线宽小至4.4 kHz。片上偏振复用孤子微梳的潜在应用包括克尔梳光谱扩展、双梳计量和量子纠缠测量。
2022-05-31 physics.optics
Parametrically-driven temporal cavity solitons in a bichromatically-driven pure Kerr resonator
时间腔孤子是在色散非线性光学谐振腔中持续存在的光脉冲。他们已经被广泛研究的情况下,谐振器与纯立方(克尔型)的非线性,外部驱动的单色连续波激光-在这样的系统中,孤子表现为独特的吸引子,其载波频率与外部驱动场一致。然而,最近的实验表明,一个定性不同类型的时间CS可以出现通过参数下转换谐振器中同时二次和三次非线性。与纯克尔谐振器中的传统CS相比,这些\emph{parametrically-driven cavity solitons}有两种不同的相位,并且它们在光谱上集中在驱动场频率的一半处。在这里,我们从理论上和数值计算表明,在双色驱动的条件下,这种参数驱动的CS也可以出现在色散谐振器与纯克尔非线性。在这种情况下,孤立子通过参数四波混频产生,具有两个不同的相位,并且具有位于两个外部驱动场之间的载波频率。我们表明,当所有的波是共振的,孤子可以经历长程相互作用,由于它们的反作用的腔内场在泵浦频率,我们讨论了孤子的存在的参数要求。除了强调在色散克尔腔中激发一种新型腔孤子的可能性外,我们的工作还推进了多色场相干驱动谐振腔的理论建模。
2022-06-20 physics.optics
Repetition rate tuning of soliton in microrod resonators
近年来,光学微谐振腔中的相干时间孤子引起了人们的广泛关注。在这里,我们证明了耗散克尔孤子的产生在微棒谐振腔中,通过利用一个半导体激光辅助的热响应控制。通过外加应力调谐,孤子的重复频率被控制在30 MHz的大范围内。我们的平台保证了微谐振器中相干锁模梳的重复频率的精确调谐和锁定,在光谱学和精密测量中具有很大的应用潜力。
2018-09-18 physics.optics
Existence and Switching Behavior of Bright and Dark Kerr Solitons in Whispering-Gallery Mode Resonators with Zero Group-Velocity Dispersion
利用广义Lugiato-Lefever模型研究了群速度色散为零时克尔光学频率梳的产生现象。在这种情况下,起主导作用的第一色散项是三阶色散。我们表明,这一项是足够的亮和暗孤子的存在。我们确定的区域中的参数空间中的两种孤子可以激发的谐振器内。我们还揭示了当泵浦光功率周期性变化时,这两种孤子之间的滞后切换现象。
2017-03-06 physics.optics
Deterministic generation and switching of dissipative Kerr soliton in a thermally controlled micro-resonator
高Q微谐振腔中的耗散克尔孤子(DKS)通过色散和克尔非线性、腔损耗和参量增益的双重平衡,在时域上对应于自组织短脉冲。在本文中,我们首先实验证明了确定性的产生和开关的DKS热控制微环谐振器的基础上高折射率掺杂石英玻璃平台。在我们的方案中,一个辅助激光器被引入到及时平衡腔内的热波动。通过热电制冷器降低工作温度,首先产生孤子晶体,然后升高温度,实现DKS开关和单孤子的鲁棒接入,与调谐速度无关。在开关过程中,通过几十个具有特征的离散孤子阶跃来识别各种DKS,这对于研究片上孤子相互作用和非线性应用是非常有利的。
2018-10-13 physics.optics
Dissipative Kerr solitons, breathers and chimera states in coherently driven passive cavities with parabolic potential
我们分析了抛物型势场中耗散克尔孤子的稳定性和动力学性质。这种潜在的稳定振荡和混乱的制度,有利于静态DKS的产生。此外,潜在的诱导出现新的耗散结构,如不对称呼吸和嵌合体的状态。基于这些状态的模式分解,我们揭示了潜在的模态相互作用。
2022-12-26 nlin.PS physics.optics
Temporal solitons in active optical resonators
本文综述了主动光学谐振腔中时间孤子的研究,重点介绍了量子级联激光器作为有前景的孤子技术,并探讨了从法布里-珀罗腔到跑道型器件的多种架构,展示了该领域的最新进展与未来方向。
2024-08-20 physics.optics
Multi-peak vector soliton families in defocusing Kerr resonators
研究在反散射凯尔共振器中发现多峰向量孤子族,通过交叉相位调制实现波包局域化,并揭示了参数组合对稳定孤子的影响。
2025-12-03 physics.optics
Spontaneous symmetry breaking of dissipative optical solitons in a two-component Kerr resonator
耗散孤子是一种自局域化的结构,它可以在“开放”系统中无限期地存在,其特征是能量和/或物质与环境的持续交换。它们在光子学中起着关键作用,是从锁模激光器到微谐振器光学频率梳的基础技术。本文报道了耗散光孤子自发对称性破缺的首次实验观测。我们的实验是在一个被动的,相干驱动的非线性光学环形谐振腔中进行的,其中耗散孤子出现在称为克尔腔孤子的持续光脉冲的形式。我们的工程师之间的两个正交的偏振模式的谐振器的平衡,并表明,尽管完全对称的操作条件下,由系统支持的孤子可以自发地打破其对称性,从而产生两个不同的,但共存的矢量孤子与镜像,非对称的偏振态。我们还表明,明智地施加微扰允许确定性的两个破缺耗散孤子状态之间的切换,从而使拓扑位序列的全光操纵。我们的实验观察与数值模拟和理论分析非常一致。除了在多模非线性光学谐振器,耗散结构和自发对称性破缺的交叉点上提供基本的见解外,我们的工作还为光的存储,编码和操纵提供了新的途径。
2020-08-31 physics.optics
Symmetry-Broken Cavity Solitons and Collective Polarization Conformity in Fabry-Perot Kerr Resonators
Université Bourgogne Europe(勃艮第欧洲大学);CNRS(法国国家科学研究中心);Max Planck Institute for the Science of Light(马克斯·普朗克光科学研究所);Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg(埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希·阿历山大大学);Alexandria University(亚历山大大学);Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学);University of Strathclyde(思克莱德大学);The University of Auckland(奥克兰大学)
该研究在法布里-珀罗Kerr共振腔中实验生成了极化对称破缺的腔体孤子,并揭示了多个孤子在特定阈值下收敛到相同不对称极化态的集体极化一致性现象。
2026-02-25 physics.optics
Self-organization of cavity solitons in Brillouin-Kerr ring resonators
Université libre de Bruxelles (U.L.B.)(布鲁塞尔自由大学);University of Lille, CNRS(里尔大学,法国国家科学研究中心)
研究揭示了在双共振环形谐振器中,受激布里渊散射与时间腔soliton的相互作用如何自发形成稳定的晶格结构,推动了混合布里渊-凯尔光学频率梳的理解。
2026-03-05 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
Variational approach to study soliton dynamics in a passive fiber loop resonator with coherently driven phase-modulated external field
本文采用半解析的方法研究了在相位调制泵浦光驱动下,克尔介质无源光纤谐振腔中单腔孤子和两个同向传播孤子的动力学行为。的扰动处理通过引入一个瑞利耗散函数的框架内的变分原理,结果在一组耦合的常微分方程描述的演变的个人孤子参数。我们进一步推导出封闭形式的表达式,用于快速估计的时间轨迹,漂移速度和相移累积的CS由于外部调制泵。我们还将变分法推广到求解两个孤子相互作用的问题,以及在存在外部调制场的情况。在没有相位调制场的情况下,两个同向传播的孤子可以相互吸引、排斥或独立传播,这取决于它们的初始延迟。通过变分法导出的二阶微分方程,可以预测相互作用的最终状态。而在相位调制场存在时,两个孤子的相互作用可以导致湮灭、合并、呼吸或两个孤子态,这取决于失谐频率和泵浦功率。变分处理分析预测这些状态,并描绘了相关的动态,同意通过求解归一化的Lugiato-Lefever方程进行全数值模拟。通过这种变分方法得到的结果将丰富对被动耗散系统中相位调制驱动场作用下的复杂脉冲动力学的理解。
2019-07-05 physics.optics
Mode spectrum and temporal soliton formation in optical microresonators
在光学微谐振腔中形成时间耗散孤子,可以实现紧凑、高重复频率的超短脉冲源以及低噪声、宽带、频谱包络平滑的光学频率梳。在这里,我们研究了谐振腔模式谱的时间孤子形成的影响。利用频率梳辅助半导体激光光谱,测量的晶体MgF2谐振器的模式结构与时间孤子的形成。虽然需要一个整体的一般反常色散,它被发现,高阶色散是可以容忍的,只要它不占主导地位的谐振腔的模式结构。模式耦合诱导避免交叉的谐振腔模式谱被发现,以防止孤子的形成,当影响接近泵浦激光器的谐振腔模式。实验观测结果与基于非线性耦合模方程的数值模拟结果吻合得很好,揭示了模交叉和孤子形成的丰富的相互作用。
2013-11-07 physics.optics
Deterministic single soliton generation and compression in microring resonators avoiding the chaotic region
为了在反常色散区的SiN微腔中获得确定性的单腔孤子,给出了失谐量和泵浦功率参数空间内的路径。一旦达到单一CS状态,就有可能继续压缩它,拓宽相应的单一自由光谱范围(FSR)克尔频率梳。实现这一目标的第一步是通过数值模拟Lugiato-Lefever方程(LLE)来确定参数空间中的稳定区域。随后,利用这个识别,我们定义了一条从稳定调制不稳定(SMI)区域到稳定腔孤子(SCS)区域的路径,避免了混沌和不稳定区域。
2015-05-19 physics.optics
Laser-power consumption of soliton formation in a bidirectional Kerr resonator
本研究提出一种带前向端口反射的纳米光子双向克尔谐振腔电路,实现了接近单位效率的单面孤子频率梳产生,测得过耦合区40mW泵浦下65%转换效率、97%泵浦消耗,为集成光子高效孤子生成及相关应用开辟新路径。
2024-01-30 physics.optics
Spectral tailoring of Raman soliton generation via a dispersion-managed fibre Fabry-Pérot resonator
University of Auckland(奥克兰大学);The Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies(多德-沃尔斯光子与量子技术中心)
本文通过色散管理光纤法布里-珀罗谐振器,将拉曼孤子中心频率从常规的13 THz下移调整至7.8 THz,实现了光谱裁剪,并利用L-band EDFA放大和FROG表征。
2026-06-16 physics.optics
Phased-Locked Two-Color Single Soliton Microcombs in Dispersion-Engineered Si3N4 Resonators
我们提出并从理论上研究了一种基于部分刻蚀沟槽的Si3N4微谐振腔,该谐振腔支持锁相双色孤子微梳态。这些孤子状态由一个单一的循环腔内脉冲与调制的包络,坐在一个连续波的背景。这种时间波形产生频率梳,其频谱分布在两个宽间隔的频谱窗口上,每个频谱窗口呈现平方双曲正割包络,其中两个窗口经由切伦科夫辐射彼此锁相。第一光谱窗口以1550 nm泵浦为中心,而第二光谱窗口基于简单的几何控制进行定制,并且可以以短至750 nm和长至3000 nm为中心。我们数值分析的鲁棒性的设计参数变化,并考虑其影响的自参考和可见波长梳产生。
2018-03-25 physics.optics
Temporal dissipative solitons and optical frequency combs in coherently driven Kerr resonators
University of Auckland(奥克兰大学);The Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies(多德-沃尔斯光子和量子技术中心);Université libre de Bruxelles(布鲁塞尔自由大学);Tsinghua University(清华大学)
本文综述了Kerr频率梳的形成物理机制,重点介绍了反常色散区的亮时间腔孤子和正常色散区的非线性开关波,并讨论了数值模拟与实验实现方法。
2026-06-19 nlin.PS physics.optics
Coexistence and interactions between nonlinear states with different polarizations in a monochromatically driven passive Kerr resonator
我们报告的实验观察的共存和非线性状态之间的相互作用,在一个单一的载波频率驱动的无源克尔谐振器具有不同的偏振。利用双折射可调的光纤环形腔,实现了两个正交偏振模的非线性共振部分重叠,通过在重叠区域内的不同点锁定驱动激光频率,实现了不同非线性态的共存。特别是,我们观察到的时间腔孤子和调制不稳定性模式之间的共存,以及两个不同的腔孤子与不同的偏振之间的共存。我们还观察到了明显偏振的腔孤子之间的相互作用,以及由近正交偏振的不稳定调制不稳定图案的孤子的自发激发和湮灭。通过证明一个单一的频率驱动场可以支持差分偏振孤子和复杂的调制不稳定模式之间的共存,我们的工作揭示了丰富的耗散动力学的多模克尔腔。我们的研究结果也可能是相关的多路复用微谐振器频率梳的产生。
2019-02-14 physics.optics
Experimental observation of self-frequency-shifting Raman quasi-solitons in a fiber Fabry-Perot resonator
本文实验观测了脉冲泵浦高Q值光纤法布里-珀罗谐振腔中由四阶色散调制不稳定性诱发的自频移拉曼准孤子,首次用色散傅里叶变换识别该过程,并通过同步失配抑制实现标准耗散克尔孤子。
2025-05-05 physics.optics
120-fs single-pulse generation from stretched-pulse fiber Kerr resonators
光纤克尔谐振器是简单的驱动谐振器,具有期望的波长和重复率灵活性,用于产生超短脉冲,用于包括电信、生物医学和材料处理的应用。然而,迄今为止,光纤克尔谐振器通常产生更长的脉冲,并且需要比应用所期望的更复杂的技术来产生单脉冲。在这里,我们解决这些限制,展示了强大的单脉冲性能与120 fs的脉冲持续时间在光纤克尔谐振器的基础上拉伸脉冲孤子。通过匹配的数值和实验研究,发现展宽脉冲孤子的性能强烈地依赖于总腔长,和最佳长度被发现取决于驱动,拉曼散射,和总脉冲的拉伸。通过设计这种最佳的腔与所描述的设置,稳定的展宽脉冲孤子与120 fs的持续时间进行了实验观察。此外,孤子捕获证明了与脉冲驱动源,尽管大腔内呼吸和单脉冲性能观察。稳定的高性能单脉冲产生是实现实用飞秒脉冲产生的关键一步。
2022-08-27 physics.optics
Generation of Kerr soliton microcomb in a normally dispersed lithium niobate microdisk resonator by mode trimming
本研究通过模式修整在正常色散的铌酸锂微盘谐振器中实现了Kerr孤子微梳,规避了高精度色散工程和拉曼散射限制。
2023-09-02 physics.optics
Vectorial Light in Fabry-Perot Resonators in the Normal Dispersion Regime
本文研究了正常色散法布里-珀罗腔中矢量暗腔孤子的存在与稳定性,揭示了非局域耦合、偏振对称破缺、暗孤子晶体自结晶及矢量暗-亮孤子的Hopf分岔与振荡动力学。
2025-09-22 physics.optics
Soliton Formation in Whispering-Gallery-Mode Resonators via Input Phase Modulation
提出了一种通过输入相位调制在回音壁模(WGM)腔中形成孤子的方法。我们的数值模拟的一个变种的Lugiato-Lefever方程表明,调制输入相位的频率等于谐振器的自由光谱范围和适度的调制深度提供了一个确定性的路线,在WGM谐振器中的孤子形成,而不经历混沌相。我们发现,产生的孤子状态是持续的调制时,被关闭。我们的研究结果支持参数播种作为一个强大的控制手段,除了输入泵浦功率和泵浦谐振失谐,在WGM谐振器的频率梳产生。我们的发现也有助于为在芯片上形成超短脉冲铺平道路。
2014-10-02 nlin.PS physics.optics
Emulation of Fabry-Perot and Bragg resonators with temporal optical solitons
研究了弱色散波对多个等间距时间孤子的散射。系统的数值模拟结果表明,孤子串对反射波的反射强烈地依赖于孤子之间的距离。详细研究了反射系数和透射系数与孤子间距和入射波频率的关系,揭示了有趣的准周期行为。讨论了在时域中观察到的非线性现象与通常的Fabry-Perot和Bragg谐振腔之间的相似性。
2016-02-18 nlin.PS physics.optics
Temporal dissipative structures in optical Kerr resonators with transient loss fluctuation
耗散结构是动态开放系统中由非线性效应或损耗涨落引起的自发对称性破缺的结果。虽然非线性克尔腔中的光时间耗散孤子已被广泛研究,但它们运行在一个不可访问的红失谐区。在这里,我们证明了一个新兴的耗散孤子在光腔中的损耗波动的存在下,这是可访问的系统的自演化和共振操作。我们数值研究了损耗调制的影响和饱和吸收的影响,基于一个标准的耗散和克尔非线性微谐振器模型,并观察到稳定的孤子状态在一个接近零的失谐区域。共振工作的自启动孤子态具有广泛的应用前景,它不仅可以简化超快时间孤子的产生操作,而且可以提高孤子微梳的转换效率。
2021-10-05 physics.optics
Temporal soliton generation in an ultra-high-effective-Q Kerr resonator enabled by Raman gain
Université libre de Bruxelles(布鲁塞尔自由大学)
通过分布式拉曼放大实现超高有效Q Kerr谐振腔,产生稳定的时间腔孤子并生成低重复率频率梳,分析拉曼损耗补偿机制的噪声影响及孤子激发阈值与稳定性之间的权衡。
2026-04-02 physics.optics
Dark solitons in Fabry-Perot resonators with Kerr media and normal dispersion
研究含 Kerr 介质和正常色散的 Fabry-Perot 谐振腔中暗腔孤子的存在与稳定性,揭示非局域耦合导致的宽失谐范围、尺寸依赖及多孤子长程同步。
2023-06-05 nlin.PS physics.optics
Multistability and coexisting soliton combs in ring resonators: the Lugiato-Lefever approach
我们报告说,Lugiato-Lefever方程描述的频率梳产生的环形谐振器与本地化的泵和损耗项也描述了同时的非线性共振,导致多稳定性的非线性模式和共存的孤子,与频谱不同的频率梳。
2017-07-14 nlin.PS physics.optics
Experimental observations of bright dissipative Kerr cavity solitons and their collapsed snaking in a driven resonator with normal dispersion
克尔非线性光学谐振腔可以维持被称为耗散克尔腔孤子的局域结构,作为微谐振腔光学频率梳的时域对应物,近年来引起了人们的广泛关注。虽然传统观点认为明亮的腔孤子只能存在于异常色散的区域,但最近的理论研究预测高阶色散可以从根本上改变这种情况,即使在正常色散驱动的条件下也可以实现明亮的局域结构。在这里,我们展示了一个灵活的光纤环形谐振器平台,提供了前所未有的控制色散条件,我们报告的第一个实验观察明亮的本地化结构,从根本上使高阶色散。在广泛的协议与过去的理论预测,我们发现,几个不同的明亮的结构可以共存相同的参数,我们观察到的实验证据,其崩溃的蛇形分叉结构。除了能够直接实验验证一些理论预测,我们表明,明智地控制色散条件的能力提供了一种新的途径超短脉冲产生:在我们的工作中观察到的明亮的结构对应于短至220 fs的光脉冲-无源全光纤环形谐振器的记录。我们设想,我们的工作将刺激进一步的基础研究高阶色散对克尔腔动力学的影响,以及指导新型超短脉冲源和色散工程微谐振器频率梳的发展。
2020-05-06 physics.optics
Temporal solitons in optical microresonators
耗散孤子可以出现在光学、医学和生物学等领域的各种耗散非线性系统中。在克尔非线性光学谐振腔中也可以存在耗散孤子,并且耗散孤子一方面依赖于参量增益和谐振腔损耗之间的双重平衡,另一方面依赖于非线性和衍射或色散之间的双重平衡。从数学上讲,这些孤子是Lugiato-Lefever方程的解,并且存在于连续波(cw)背景之上。本文报道了在高Q光学微谐振腔中观测到的时间耗散孤子。当抽运激光通过高Q谐振的有效零失谐点时,自发产生孤子,从而实现有效的红失谐抽运。红失谐泵浦标志着非线性微谐振器的一种全新的工作方式。虽然通常是不稳定的,但在没有任何主动反馈的情况下,该机制在孤子存在下获得了唯一的稳定性。谐振腔中孤子的数量可以通过泵浦激光失谐来控制,并且孤子状态之间的跃迁与谐振腔传输中的不连续步骤相关联。除了能够研究孤子物理,如孤子晶体,我们的观察打开了通往紧凑,高重复率飞秒光源,其中工作波长不受宽带激光增益介质的可用性的路线。单孤子状态在频域中对应于具有平滑频谱包络的低噪声光学频率梳,这对于宽带光谱学、电信、天文学和低相位噪声微波产生中的应用至关重要。
2013-06-27 physics.optics
Octave-spanning, deterministic single soliton generation in 4H-silicon carbide-on-insulator microring resonators
Technical University of Denmark(丹麦技术大学);Chinese Academy of Sciences(中国科学院)
本研究通过 dispersion management 在 4H-silicon carbide-on-insulator 微环谐振器中实现低功率下跨越八度的确定性单孤子生成,展示了高 Q 器件和 Kerr 光梳的生成。
2025-12-18 physics.optics
Leveraging reconfigurable micro-resonator soliton crystals for Intensity-Modulated Direct Detection Data Transmission
本研究利用辅助泵浦微谐振腔产生孤子晶体,实现了高达19.6 dB的梳状谱线增强,并成功在4km光纤上完成46 Gbaud/s PAM4信号传输,为数据中心通信提供了高效集成光源方案。
2024-10-11 physics.optics
Parametrically driven pure-Kerr temporal solitons in a chip-integrated microcavity
本研究提出并实验验证纯Kerr氮化硅微腔在双色驱动下经四波混频相敏放大产生两种相位的参量驱动时间孤子,首次在可量产集成平台实现此类孤子频率梳。
2023-06-07 physics.optics
Reconfigurable Non-Hermitian Soliton Combs using Dissipative Couplings and Topological Windings
本文提出一类基于非互易耦合谐振腔阵列工程化耗散与色散的新型非厄米孤子梳,通过调节谐振腔间跳跃相位即可实现梳齿线数量与频率间隔的制造后大幅可重构。
2025-05-30 nlin.PS physics.optics
Floquet Topological Dissipative Kerr Solitons and Incommensurate Frequency Combs
本文提出并演示了基于Floquet拓扑工程的二维强耦合谐振器阵列中产生非公度、相位锁定的拓扑孤子频率梳,具有鲁棒性和可调谐梳线间距,拓展了频率梳生成的新范式。
2024-11-11 physics.optics
28 THz soliton frequency comb in a continuous-wave pumped fiber Fabry-Perot resonator
该研究在连续波泵浦的全光纤法布里-珀罗谐振腔中,利用单个80 fs腔孤子产生28 THz宽带频率梳,并观测到高阶色散支持的高频色散波,结果与模拟和理论吻合。
2024-01-23 nlin.PS physics.optics
Optical microcombs in whispering gallery mode crystalline resonators with dispersive intermode interactions
本文在自研氟化镁微谐振腔中利用模式间泵浦方案,实现了具有宽带和色散模式间相互作用的光学微梳,揭示了相长与相消干涉对梳光谱的色散影响,扩展了晶体微谐振腔中稳定孤子梳的获取途径。
2022-10-22 physics.optics
Pattern Formation in Double-Layer Kerr Resonators with Coupled Modes
研究了双层克尔谐振腔中两个耦合模被激发并通过非相干交叉相位调制相互作用的情况,揭示了超出通常单模形成机制的稳定局域解。调制不稳定性的周期性解决方案被发现发生在轻微的惩罚的非线性效率,但他们稳定的空间动力学,导致耗散孤子在以前无法实现的制度。数值模拟结果表明,除了时间稳定的解决方案,成对的呼吸孤子。结果表明,耦合模可以提高克尔频率梳产生的稳定性。
2016-12-16 physics.optics
μW-Level Microresonator Solitons with Extended Stability Range Using an Auxiliary Laser
最近在微谐振器中的耗散克尔孤子的演示为产生超短脉冲和具有千兆赫到太赫兹重复率的低噪声频率梳开辟了一条新途径,使频率计量,天文学,光学相干通信和基于激光的测距应用成为可能。孤子产生的主要挑战,特别是在超高Q谐振器中,是在孤子产生开始期间循环腔内功率的突然变化。这种突然的功率变化需要精确控制种子激光器频率和功率或快速控制谐振器温度。在这里,我们报告了一个强大的和简单的方法来增加孤子制度的稳定范围,通过使用辅助激光器,被动稳定的腔内功率。在我们的实验与熔融石英谐振器,我们能够扩展泵浦激光器的频率稳定范围的微谐振器孤子的两个数量级,这使得孤子的产生缓慢和手动调谐的泵浦激光到谐振和前所未有的低功率水平。在直径为1.3mm的石英微棒谐振器中,当泵浦波长为1554 nm,阈值功率小于3 mW时,获得了自由光谱范围为~ 50.6GHz的单孤子和多孤子锁模态。此外,在直径为230 μ m的微棒上,我们还得到了阈值功率为780 μW的孤子产生。微谐振器孤子的稳定范围的被动增强为鲁棒和低阈值微梳系统铺平了道路,该系统具有对泵浦激光源的基本上放松的稳定性要求。此外,这种方法可以是有用的,在更广泛的微谐振器的应用,需要降低灵敏度的外部扰动。
2018-09-26 physics.optics
Dissipative soliton interaction in Kerr resonators with high-order dispersion
我们考虑一个含有光子晶体光纤的光学谐振腔,并由注入光束相干驱动。该器件由具有四阶色散的广义Lugiato-Lefever方程描述。我们用渐近方法导出了两个相互作用的耗散孤子的坐标随时间缓慢演化的相互作用方程。研究表明,正四阶色散引起的切伦科夫辐射使孤子间的相互作用力大大增加。结果,在相互作用方程的相空间中的大量等距孤子束缚态可以被稳定化。我们发现,即使很小的光谱滤波的存在下,不仅阻尼切伦科夫辐射在孤子尾,降低相互作用强度,但也可以影响束缚态的稳定性。
2021-02-07 nlin.PS physics.optics
Multimode resonance transition to collapsed snaking in normal dispersion Kerr resonators: Bright versus dark solitons
本文研究正常色散Kerr腔中相位调制诱导的多模共振如何促进高阶亮孤子形成,并揭示随势强度减小亮孤子向暗孤子转变对应于多模共振向塌缩蛇形分岔结构的演化,为访问多稳态提供新途径。
2023-07-11 nlin.PS physics.optics
Quantum and classical noise characteristics of parametrically driven cavity solitons in dispersive Kerr resonators
University of Auckland(奥克兰大学);The Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies(多德-沃尔斯光子和量子技术中心)
本文理论研究了双色驱动色散Kerr谐振器中纯Kerr参量驱动腔孤子(PDCS)的技术噪声和量子噪声特性,发现PDCS在噪声敏感的光子应用和量子资源方面优于传统腔孤子。
2026-05-28 physics.optics quant-ph
Nonlinear Bloch modes, optical switching and Bragg solitons in tightly coupled micro-ring resonator chains
研究了紧耦合条件下耦合环形谐振腔光波导中的非线性波现象。建立了系统动力学的离散模型,导出了系统稳态非线性Bloch模。传输系统的切换行为的数值解决和结果解释在光的分析结果。我们还对连续波输入下布拉格孤子的自发产生进行了数值研究。
2017-10-22 nlin.PS physics.optics
Quasi-discrete microwave solitons in a split ring resonator-based left-handed coplanar waveguide
研究了准离散微波孤子在非线性左手共面波导与开口环谐振器耦合中的传输。通过考虑相关的传输线模拟,我们推导出一个非线性晶格模型,分析研究通过准离散近似。我们导出了一个非线性薛定谔方程,并发现该系统在左手频带的一个相对较宽的子区间内支持亮包络孤子解.在非线性晶格模型的框架下,对准离散微波孤子的传输特性进行了系统的数值模拟。我们的数值结果与分析预测吻合得很好,并表明预测的结构是相当强大的,可以在实验中观察到。
2011-04-08 nlin.PS physics.optics
Soliton interaction and bound state formation in coupled Kerr resonators
本文研究耦合Kerr微腔中两个孤子的相互作用,发现弱耦合下存在多种稳定孤子簇,泵浦相位差决定簇选择,为集成光子平台控制孤子提供新策略。
2025-10-27 nlin.PS physics.optics
Soliton self-excitation under pulsed driving in a Kerr resonator
University of Auckland(奥克兰大学);The Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies(光子与量子技术多德沃尔斯中心);South China University of Technology(华南理工大学)
本研究提出脉冲驱动克尔谐振腔中腔孤子自激发新机制,仅需设置合适的腔失谐与泵浦失同步参数即可实现单孤子及多孤子束缚态的确定性生成,大幅简化孤子制备并提升系统效率。
2025-06-12 nlin.PS physics.optics