Free-Running Ring Quantum Cascade Laser with 50 kHz Linewidth
Université de Neuchâtel（纳沙泰尔大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本研究通过噪声特性分析，展示了一种在7.7微米附近发射单频模式的自由运行环量子级跃迁激光器，其线宽接近50 kHz，相比现有技术提高了至少六倍，同时证明其可用于频率调制光谱学，为中红外高精度测量和光谱应用开辟了新可能。
2026-05-18 physics.optics
Sub-kHz lasing of a CaF_2 Whispering Gallery Mode Resonator Stabilized Fiber Ring Laser
利用高质量的氟化钙回音壁模谐振腔，将一台发射频率为196 THz（波长1530 nm）的简单环形腔掺铒光纤激光器稳定到650 Hz以下。这相当于16个\mus上的相对稳定性为3.3 x 10^（-12）。为了表征线宽，我们使用两个相同的自建激光器和一个商业激光器，通过三角帽法确定单独的激光线宽。
2012-08-01 physics.optics
Passive intrinsic-linewidth narrowing of ultraviolet extended-cavity diode laser by weak optical feedback
提出了一种利用长外腔弱光反馈缩小商用紫外光栅扩展腔半导体激光器（TOPTICA DL Pro）本征洛伦兹线宽的简单方法。我们实现了抑制频率噪声谱密度为20 dB的测量在1 MHz左右的频率，对应的固有的洛伦兹线宽从200 kHz到2 kHz的收窄。该系统适用于需要窄线宽和低高频噪声的可调谐紫外激光器的实验，如精密光谱学、光学钟和量子信息科学实验。
2014-02-25 physics.optics
Sub-kHz single-frequency pulsed semiconductor laser based on NPRO injection locking
本文提出一种基于NPRO种子注入锁定和泵浦电流直接调制的单频脉冲半导体激光器，实现了亚千赫兹线宽、可调重复频率与脉冲宽度，适用于相干激光雷达、计量与遥感等领域。
2025-03-12 physics.optics
Sub-kHz linewidth integrated extended-DBR Pockels lasers using lithium tantalate
Institute of Physics, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Deeplight SA（Deeplight公司）；State Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所集成电路材料重点实验室）；Institute of Electrical and Micro engineering, Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院电气与微电子工程研究所）
本文提出基于钽酸锂的扩展DBR Pockels集成激光器，实现24 Hz本征线宽、10 mW输出功率及与铌酸锂相当的调谐性能，并具备长期稳定性和批量生产潜力。
2026-09-15 physics.optics
Temporally-ultralong biphotons with a linewidth of 50 kHz
我们报告的双光子的产生，与时间的半峰全宽（FWHM）为13.4 $\pm$ 0.3 $μ$ s和光谱FWHM为50 $\pm$ 1 kHz，通过自发四波混频的过程。时间宽度最长，光谱线宽最窄。这也是第一个获得低于100 kHz线宽的双光子结果，达到了一个新的里程碑。超长双光子波包的信号背景比为3.4，这使经典光的柯西-施瓦茨不等式违反了4.8倍。此外，我们还演示了一个线宽可调的双光子源，并表明当双光子源的时间和光谱宽度可控地变化约24倍时，其产生率的变化小于15%.在13.4 $μ$ s的时间宽度处获得了1.2 $\times$ 10 $^6$对/（s $\cdot$ mW $\cdot$ MHz）的光谱亮度或产生速率/泵浦功率/线宽。实验系统的低退相干率和高光学厚度以及实验中采用的几乎无相位失配的方案使上述结果成为可能。本工作实现了一种高效的超窄线宽双光子源，在单光子量子技术方面取得了重大进展。
2022-05-27 physics.optics quant-ph
Widely tunable, narrow linewidth external-cavity gain chip laser for spectroscopy between 1.0 - 1.1 um
我们已经开发和表征了一个稳定的，窄线宽外腔激光器（ECL）可调谐超过100 nm左右1080 nm，使用一个单一的角度面增益芯片。我们提出的ECL作为一种低成本，高性能的替代光纤和二极管激光器在这个波长范围内，并证明其能力，通过光谱的亚稳态氦。在粗调范围内，波长可以连续调谐超过30 pm（7.8 GHz），而无需跳模，并以高达3 kHz（压电）和37（3）kHz（电流）的带宽进行调制。在22.5 ms内，自由运行ECL的光谱线宽测量为22（2）kHz（高斯）和4.2（3）kHz（洛伦兹），而在锁定到原子参考时，观察到在11小时内的长期频率稳定性优于40（20）kHz。
2016-10-19 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
A corner-cube-feedback Faraday laser with 8 kHz linewidth
提出一种以角锥棱镜为外腔反馈元件的852 nm Cs原子法拉第激光器，实现8 kHz窄线宽、高机械稳健性及宽电流温度范围内的频率稳定。
2024-07-06 physics.optics quant-ph
A 30 W, sub-kHz frequency-locked laser at 532 nm
报道了一个高功率、超窄线宽、锁频的532 nm激光系统的实现。该激光器系统由连续掺镱光纤激光器在周期性极化的三硼酸锂和四硼酸锂非线性晶体中分别实现了1064~nm的单通和腔内倍频输出组成。在47 W红外激光输入下，通过腔内三硼酸锂晶体的I类临界相位匹配，获得了30 W的绿光激光输出。通过将单程倍频输出同时锁定在532 nm处的碘吸收线R69（36-1）上，测得激光线宽为亚kHz量级。此外，还实现了与另一台1064 nm激光器的相位锁定，相对频率可调谐度达到10 GHz。结果完全满足超冷原子量子模拟对532 nm激光的要求。
2020-01-30 physics.optics
Whispering Gallery Mode Resonator Stabilized Narrow Linewidth Fiber Loop Laser
我们演示了一个窄线，光纤环路激光器使用掺铒光纤作为增益材料，稳定使用微球作为透射频率选择元件。稳定的激光线宽为170 kHz的观察，实验光谱分辨率的限制。随着泵浦功率的增加，激光输出功率线性增加，激光模式发生红移。并对其潜在的应用进行了讨论。
2012-08-01 physics.optics
Sub-kHz-linewidth external-cavity laser (ECL) with Si$_{3}$N$_{4}$ resonator used as a tunable pump for a Kerr frequency comb
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；LioniX International B.V.（LioniX国际有限公司）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Vanguard Automation GmbH（先锋自动化有限公司）；Deeplight S.A.（Deeplight股份有限公司）
将直接带隙III-V材料中的光学增益与先进光子集成电路提供的可调谐光学反馈相结合，是芯片级外腔激光器（ECL）的关键，可提供宽带可调谐性和低光学线宽。外部反馈电路可以使用低损耗氮化硅（Si $_{3}$ N $_{4}$）波导来有效地实现，其不遭受双光子吸收并且因此可以处理比常规硅光子高得多的功率电平。然而，将基于III-V族的增益元件与可调谐外部反馈电路共同集成在芯片级模块中仍然是一个挑战，需要技术要求苛刻的异构集成技术或昂贵的高精度多芯片组装。在这项工作中，我们展示了Si $_{3}$ N $_{4}$为基础的混合集成ECL，利用3D打印的结构，如腔内光子引线键合和小平面附加微透镜的低损耗光学耦合与宽松的对准公差，从而克服了需要主动对准，同时保持多芯片集成技术的充分灵活性。在一个概念验证实验中，我们展示了一个ECL提供了一个90 nm的调谐范围（1480 nm - 1570 nm），片上输出功率超过12 dBm和边模抑制比高达59 dB。我们实现了979 Hz的固有线宽，这是报告的可比反馈架构的最低值之一。III-V增益元件和基于Si $_{3}$ N $_{4}$的可调谐反馈电路之间的腔内光子引线键合的光学损耗总计约为（1.6 $\pm$ 0.2）dB。我们使用的ECL作为一个可调谐泵浦激光器产生一个耗散克尔孤子频率梳。据我们所知，我们的实验代表了第一次演示的单孤子克尔梳产生…
2023-02-10 physics.optics
CaF2 Whispering-Gallery-Mode Resonator Stabilized Narrow Linewidth Laser
采用氟化钙（CaF 2）回音壁模式谐振腔稳定光纤激光器。它是使用半导体光放大器作为增益介质建立的。该谐振腔通过棱镜临界耦合，并用作滤波元件来抑制激光线宽。使用自外差拍频技术的线宽被确定为13千赫。这意味着相对于无源腔线宽的增强因子为10^3。三角帽法在10 μs后的稳定性为10^（-11）。
2012-08-01 physics.optics
Microresonator-stabilized extended cavity diode laser for supercavity frequency stabilization
我们展示了一种简单，紧凑，具有成本效益的激光降噪方法，用于稳定的扩展腔二极管激光器的3x 105精细镜法布里-珀罗（F-P）腔对应的谐振线宽为10 kHz，使用晶体MgF 2回音壁模式微谐振器（WGMR）。激光线宽被减小到亚kHz，使得建立稳定的Pound-Drever-Hall（PDH）误差信号。预稳激光器的波长在覆盖F-P超腔的高反射镜涂层的大带宽内是可调谐的。
2017-03-03 physics.optics
Narrow linewidth Brillouin laser based on chalcogenide photonic chip
我们提出了第一个演示的窄线宽，波导为基础的布里渊激光器，这是使大的布里渊增益的硫属化物芯片。波导配备有垂直锥形，用于低损耗耦合。由于斯托克斯波的光反馈，激光阈值降低到360 mW，这是5倍低于计算的单程布里渊阈值相同的波导。激光器的斜率效率为30%，线宽为100 kHz，使用自外差法测量。
2013-07-26 physics.optics
Reducing the linewidth of a diode laser below 30 Hz by stabilization to a reference cavity with finesse above 10^5
工作在Littrow结构中的扩展腔二极管激光器在657 nm附近发射，通过将其注入参考腔的电流稳定，其精细度大于10^5，相应的谐振线宽为14 kHz。激光线宽从几MHz减小到低于30 Hz的值。紧凑和强大的设置似乎是理想的便携式光学频率标准使用钙互组合线。
2001-09-22 physics.optics
30-Hz relative linewidth watt output power 1.65-$μ$m continuous-wave singly resonant optical parametric oscillator
我们制作了一个应用于量子接口的1瓦连续波单共振光参量振荡器，工作波长为1.65~ $μ$ m。利用高精细度法布里-珀罗腔的侧边条纹锁定实现了非谐振闲频激光器的稳频，并详细分析了强度噪声的影响。相对线宽下降到亚kHz的水平（约30赫兹，超过2秒）实现。对于频率和强度都获得了非常好的长期稳定性。
2017-04-12 physics.optics
Narrow Linewidth near-UV InGaN Laser Diode based on External Cavity Fiber Bragg Grating
实现了波长为400 nm的光纤光栅InGaN基激光二极管，并证明了其高相干性。由于制作了近紫外波段的窄带光纤光栅，使得自注入锁定二极管可以实现单模单频输出。该器件具有44 dB的边模抑制比和mW的输出功率。详细的频率噪声分析揭示了亚MHz的集成线宽和16 kHz的固有线宽。这种窄线宽激光二极管在近紫外域的紧凑和低成本的设计，可以找到应用程序时，需要的相干性和干涉分辨率。
2021-02-08 physics.optics
Narrow-linewidth 852-nm DBR-LD with self-injection lock based on high-fineness optical cavity filtering
本文利用高精细度ULE F-P腔滤波对852 nm DBR-LD进行自注入锁定，将线宽由1.67 MHz压缩至263 Hz，并显著抑制0.1–10 MHz频段相位噪声。
2023-08-18 physics.optics
Linewidth narrowing and wideband frequency modulation of a DBR laser
提出一种将240 mW、852 nm DBR激光器锁相至窄线宽激光器并实现约9 GHz快速可调频偏的方案，可将线宽从400 kHz压窄至100 kHz，并支持300微秒内200 MHz的快速扫描。
2025-07-01 physics.atom-ph physics.optics
Heterogeneous-free narrow linewidth semiconductor laser with optical injection locking
本研究提出一种无异质结构光注入锁定半导体激光器，通过在AlGaInAs多量子阱平台集成TISE激光器与MRR实现单片锁相线宽压窄，线宽较传统分布反馈激光器提升三个数量级，可应用于相干光通信与QKD系统相位编码器。
2025-01-13 physics.optics
Broadband tunable narrow-linewidth laser based on scattering-enhanced fiber covering E-S-C-L bands
Key Laboratory of Optoelectronic Technology and Systems (Education Ministry of China), Chongqing University（光电技术系统教育部重点实验室，重庆大学）
基于散射增强光纤的宽频可调窄线宽激光，利用环形谐振器和超宽频滤光器实现宽调谐范围和高光谱纯度，适用于多种应用领域。
2026-01-26 physics.optics
On-chip ultra-narrow-linewidth single-mode microlaser on lithium niobate on insulator
报道了一种在绝缘体上掺铒钛酸锂（LNOI）基片上制作的低阈值单模微激光器。在970 nm泵浦下，利用游标效应，在耦合光子分子中产生了1550.5 nm的单模激光发射。由于品质因数高于10^6，阈值泵浦功率低至200 μ W。此外，微激光器的线宽达到4kHz，这是LNOI微激光器中的最好结果。这种在芯片上光刻制造的单模微激光器是光子学界高度需求的。
2021-04-30 physics.optics
Semiconductor laser mode locking stabilization with optical feedback from a silicon PIC
半导体锁模激光器可用于从WDM通信系统的多载波源到计量学的时基基准的各种应用中。然而，它们在紧凑的芯片或模块级系统中的封装仍然受到其对背反射的强烈敏感性的负担，从而迅速破坏锁模的相干性。在这里，我们调查的锁模激光器直接边缘耦合到硅光子集成电路的稳定，与移动隔离器下游的光子电路的输出的目的。一个2.77 kHz的3 dB的RF线宽，大大改善相比，自由运行的激光器的15.01 kHz，在最好的情况下获得。即使在存在来自光子电路的有害反射的情况下，也实现了从20 kHz到8.82 kHz、从572 kHz到14.8 kHz以及从1.5 MHz到40 kHz的显著线宽减小。
2019-05-14 physics.app-ph physics.optics
Integrated frequency comb laser with narrow intrinsic optical linewidth based on a dielectric waveguide feedback circuit
提出了一种集成的混合半导体-介质（InP-Si $_3$ N $_4$）波导激光器，该激光器在波长约1.5 $μ$ m处产生频率梳，其本征线宽为34 kHz。这是通过使用低损耗介电波导电路延长腔光子寿命来实现的。在我们的实验演示中，片上，激光腔的有效光路长度扩展到6厘米。由此产生的线宽变窄显示了高潜力的片上，高度相干的频率梳与直接电泵浦，基于混合和异构集成电路，利用低损耗的介质波导。
2019-02-18 physics.optics
Optimum stabilization of self-mode-locked quantum dash lasers using dual optical feedback with improved tolerance against phase delay mismatch
实验研究了在增益区单光反馈和双光反馈作用下，发射波长为~ 1.55 μ m，重复频率为~ 21 GHz的自锁模两区量子dash激光器在宽延迟调谐范围内的射频线宽和定时抖动。各种反馈条件进行了调查和最佳水平确定的最窄线宽和减少的单，双环路配置的定时抖动。我们表明，双环反馈，与较短的反馈腔调谐到完全谐振，其次是微调的相位较长的反馈腔，在最宽的延迟范围内，提供稳定的窄RF频谱，不像单环反馈。此外，对于双环路配置，在完全谐振条件下，集成时序抖动从3.9 ps降至295 fs [10 kHz-100 MHz]，RF线宽从100 kHz缩窄至< 1 kHz，基频边模抑制超过30 dB。我们表明，两个外腔的单独微调的双环路光反馈是远远优于单回路反馈，增加了系统对相位延迟失配的容忍度，使其成为一个强大的和具有成本效益的技术开发实用，可靠和低噪声的锁模激光器，光电振荡器和脉冲光子电路。
2017-05-24 physics.optics
Laser frequency offset locking via tripod-type electromagnetically induced transparency
利用铷原子三脚架型双暗共振电磁感应透明系统实现了激光频偏锁定。详细研究了耦合场功率和失谐量对三脚架型EIT剖面的影响。在较宽的耦合场失谐范围内，EIT凹陷的超窄线宽为590 KHz，比Rb的自然线宽窄一个数量级。在没有耦合激光器额外稳频的情况下，我们在~ 2000 s的长时间内实现了60 KHz的相对频率波动，这比单个激光器的短时线宽要窄。
2014-03-28 physics.atom-ph physics.optics
Narrow-linewidth optical frequency comb reference to a fiber delay line
在这封信中，我们推导出一个完全稳定的窄线宽光学频率梳（OFC）参考一个更长的光纤延迟线的第一次，尽我们所知。OFC中的1537 nm和1566 nm梳状模被相位锁定到具有40 kHz锁定带宽的光纤延迟线。从环外测量，1542-nm梳状模式具有925 mrad的残余相位噪声（从10 MHz到1 kHz积分），在12.8 ms平均时间和580 Hz线宽下的分数频率稳定度为9.13*10（-13）。与自由运行条件相比，线宽被压缩了约170倍。所提出的OFC的短期稳定性超过了大多数商业微波振荡器。整个锁相系统是紧凑和高度集成的，得益于没有光放大器，f-2f干涉仪和光学/无线电参考。所提出的OFC显示出作为可靠的激光源在低噪声OFC为基础的精密计量，微波产生和双梳光谱实验室外的应用显着的潜力。
2020-10-09 physics.ins-det physics.optics
Optical vortex Brillouin laser
在过去的几十年里，光学涡旋已经得到了广泛的研究，它提供了一个额外的自由度，在许多应用中非常有用，例如光镊和量子控制。受激布里渊散射具有窄线宽和强非线性响应，已被用于实现准连续波（CW）激光。本文报道了基于手性光子晶体光纤的布里渊激光器中光涡旋和声模的稳定振荡。手性光子晶体光纤支持螺旋布洛赫模（HBM），螺旋布洛赫模携带圆偏振光涡旋并显示圆双折射。我们实现了一个窄线宽布里渊光纤激光器，稳定地发射第一和第二阶涡旋携带HBM。角动量守恒选择规则规定泵浦和后向布里渊信号具有相反的拓扑电荷和自旋。此外，我们表明，当手性PCF被放置在一个激光环形腔中，与激射相关的线宽变窄允许的布里渊增益的峰值，对应于声学模式进行测量，分辨率为10 kHz和精度为520 kHz。这一结果为新一代涡旋载SBS系统在量子信息处理中的应用铺平了道路，涡旋载非互易系统。
2022-04-25 physics.optics
Widely tunable and narrow linewidth chip-scale lasers from deep visible to near-IR
宽调谐和窄线宽集成激光器在所有可见光波长是必要的，使芯片上的技术，如量子光子学，光学捕获和生物光子学。然而，由于集成光学器件在短波长下的强波长灵敏度和高损耗，这种激光器尚未实现。在这里，我们克服了这些挑战，并展示了芯片级可见光激光器平台，使用紧密限制，微米级氮化硅谐振器和商业法布里-珀罗激光二极管。实现了深蓝（450 nm）、蓝光（488 nm）、绿光（520 nm）、红光（660 nm）和近红外（785 nm）波段的窄线宽可调谐激光输出，粗调谐波长可达12 nm，细调谐波长可达33.9 GHz，线宽可达亚kHz，边模抑制比> 35 dB，光纤耦合功率可达10 mW。我们芯片级激光器的这些规格与最先进的商业激光系统相当，使其成为下一代可见光技术的强大工具。
2021-09-17 physics.optics
Accessing the $\rm 5S_{1/2} \rightarrow 5D_{5/2}$ two-photon transition in Rb using a diode laser system
利用外腔半导体激光系统和加热的蒸气池，观测了Rb蒸气在778 nm处的$\rm 5S_{1/2} \rightarrow 5D_{5/2}$双光子跃迁。在两个同位素的光谱显示良好的解决超精细跃迁。峰值是无多普勒的，并且具有典型线宽为2.2MHz的洛伦兹线形。该线宽大于300 kHz的自然线宽，但仍比D $_2$线中单光子跃迁的线宽小5- 10倍。由于该跃迁的绝对频率是以8 kHz精度测量的，因此与D $_2$线相比，它可以在光学区域中形成更好的次级参考。
2015-11-13 physics.atom-ph physics.optics
Interference filter based external-cavity diode laser with combined dual interference filters and largely adjustable feedback range
本研究展示了一台基于双窄带干涉滤光片组合的852 nm外腔二极管激光器，通过优化滤光片组合和反馈，实现了96 kHz的窄线宽和更大的波长调谐范围，可应用于精密光谱与中性原子冷却囚禁。
2023-11-28 physics.atom-ph physics.optics
Narrow Linewidth Distributed Feedback Lasers Utilizing Distributed Phase Shift
本研究提出一种中心含分布式相移区的DFB激光器，通过优化相移区长度与相移值，实现了更宽电流范围内的稳定单纵模工作，显著降低了阈值电流与光 linewidth，提升了功率斜率效率与边模抑制比。
2024-08-28 physics.optics
Intra-Cavity Frequency-Doubled VECSEL System for Narrow Linewidth Rydberg EIT Spectroscopy
相对于其他激光技术，通过腔内非线性光学频率转换增强的垂直外腔面发射激光器（VECSELs）已经成为一种有吸引力的紫外到可见光光源，可用于苛刻的科学应用。它们以简单、廉价的系统架构提供高功率、低相位噪声、宽频率可调谐性和出色的光束质量。在这里，我们的特征的腔内倍频VECSEL的频率稳定性与690 mW的输出功率在475 nm处使用延迟自外差技术和直接比较与商业外腔二极管激光器（ECDL）。我们测量基波的洛伦兹线宽为$2π\times5.3(2)$ kHz，总线宽为$2π\times23(2)$ kHz。此外，我们通过电磁感应透明（EIT）进行里德伯态光谱，观察窄3.5 MHz的半峰全宽EIT。通过这样做，我们证明了腔内倍频VECSEL可以在MHz水平上进行精确的光谱分析，并且是当代和未来量子技术的一种有前途的工具。
2022-10-06 physics.atom-ph physics.optics
Cooling of an Integrated Brillouin Laser below the Thermal Limit
光子集成谐振器作为一个平台，使超窄线宽激光器在一个紧凑的形状因子是有前途的。由于它们的小尺寸，这些集成谐振器受到热噪声的影响，这将光学模式的频率稳定性限制在~100 kHz。在这里，我们展示了一个集成的受激布里渊散射（SBS）激光器的基础上，实现了270 Hz的超窄热噪声限制线宽的大模体积环形谐振腔。在实践中，集成激光器需要更窄的线宽才能真正用于光学原子钟、量子计算、引力波探测和精密光谱学等应用。为此，我们采用了热折射噪声抑制技术，利用辅助激光器，以减少我们的SBS激光线宽为70赫兹。该演示展示了将最窄线宽芯片激光器的热运动稳定到100 Hz以下的可能性，从而为集成微谐振器在未来最苛刻的科学工作中的实用性打开了大门。
2021-12-01 physics.optics
Theory of the linewidth-power product of photonic-crystal surface-emitting lasers
本文提出光子晶体表面发射激光器线宽理论，通过耦合波方程和谱问题分析，推导出线宽-功率乘积的计算方法，并验证了实验结果。
2024-07-03 physics.optics
Ultra-narrow linewidth laser across the C-band using polarization-controlled dual-cavity feedback
提出偏振控制的双外部光纤腔反馈方法，在42 nm调谐范围内抑制相干崩塌，将半导体激光器本征线宽从MHz压缩至亚kHz，最高10%反馈功率下仍低于100 Hz。
2025-03-17 physics.optics
Sub-20 kHz low frequency noise near ultraviolet miniature external cavity laser diode
本文提出一种近紫外微型外腔激光二极管，采用InGaN FBG实现单模发射，具有14 kHz窄线宽和40 dB边模抑制比，适用于量子信息处理与计量学集成。
2024-05-24 physics.optics
High-power monolithic narrow-linewidth 1.6 mJ/8 ns fiber laser system based on all-glass spun tapered double-clad fiber amplifier
本研究提出一种基于全玻璃旋捻锥形双包层光纤的 1.6 mJ 窄线宽纳秒脉冲光纤激光系统，无需缓解受激布里渊散射即可实现 160 W 平均功率和优异的光束质量及相干性。
2025-08-09 physics.optics
Widely-tunable and narrow-linewidth hybrid-integrated diode laser at 637 nm
本文报道一种 637 nm 混合集成外腔二极管激光器，实现 8 nm 覆盖、97 GHz 无跳模调谐、10 kHz 本征线宽及光纤输出 2.5 mW，并具备紧凑封装与高稳定性。
2024-04-08 physics.optics
Superlinear growth of Rayleigh scattering-induced intensity noise in single-mode fibers
瑞利散射在单模光纤中传播的光载波附近产生强度噪声。这种噪声降低了光电振荡器和RF光子链路的性能。当使用宽线宽激光器时，我们先前发现强度噪声功率与光功率和光纤长度成线性比例，这与引导熵模式瑞利散射（GEMRS），一种三阶非线性散射过程，在自发极限下一致。在这项工作中，我们表明，这种行为的变化显着使用窄线宽激光。使用窄线宽激光器，我们测量的强度噪声平台的带宽为10 kHz。我们发现，散射噪声功率的规模与光纤长度超线性的长度为10公里，在500 Hz至10 kHz的频率范围内，而它的规模在10 Hz至100 Hz的频率范围内的线性。这些结果表明，瑞利散射引起的强度噪声不能解释的三阶非线性散射的自发极限，如先前假设的。
2015-03-18 physics.optics
Sub-Hz Linewidth Photonic-Integrated Brillouin Laser
传统上被归类为桌面实验的光子系统和技术正准备通过集成从实验室跨越到现实世界的应用。受激布里渊散射（SBS）激光器由于其独特的线宽窄化特性，是实现高相干波导集成光源的理想选择。特别是，级联阶布里渊激光器显示出多线发射、低噪声微波产生和其他光梳应用的前景。这些激光器的光子集成可以显著提高其对环境和机械干扰的稳定性，简化其封装并降低成本。虽然已经展示了单阶硅和级联阶硫属化物波导SBS激光器，但这些激光器产生10-100 kHz的适度发射线宽。我们报道了亚Hz（~0.7 Hz）基本线宽光子集成布里渊级联激光器的首次演示，代表了集成波导SBS激光器的最新技术的重大进展。该激光器由使用超低损耗Si 3 N4波导平台制造的总线环谐振器组成。为了实现亚Hz线宽，我们利用高Q、大模体积、单偏振模谐振器，其产生光子生成的声波而没有声子引导。这种方法极大地放宽了偏振模式、光学模式和声学模式之间的相位匹配条件。利用级联阶布里渊激光动力学理论，通过测量第一阶和第三阶斯托克斯光的拍频线宽和相对功率，确定了第一阶斯托克斯光的基本发射线宽。由于从405 nm到2350 nm的低光学损耗，可见光和近红外波段的扩展是可能的，为可见光应用的光子集成亚赫兹激光器铺平了道路。
2018-02-27 physics.optics
Ultra-narrow linewidth light generation based on an optoelectronic oscillator
针对直接生成窄线宽光源的挑战，本研究基于光电振荡器（OEO），通过最小化光电链路延迟、采用高质量光学谐振器并结合射频波动反馈回路，实现了低相位噪声（1 kHz偏移处-100 dBc/Hz）、0.23 Hz超窄线宽的光生成，为多领域应用提供支撑。
2025-02-11 physics.optics
422 Million Q Planar Integrated All-Waveguide Resonator with a 3.4 Billion Absorption Limited Q and Sub-MHz Linewidth
高Q值光学谐振腔是超窄线宽激光器、稳频、精密光谱和量子应用的关键器件。将这些谐振器集成在光子波导晶片级平台中是降低其成本、尺寸和功率以及对环境干扰的敏感性的关键。然而，到目前为止，集成全波导谐振器的固有Q值已降至1.5亿以下。在这里，我们报告了一个全波导Si 3 N4谐振器的固有Q值为4.22亿和3.4亿吸收损耗限制Q值。谐振器具有453 kHz的固有线宽和906 kHz的加载线宽，具有3005的精细度。相应的线性损耗为0.060 dB/m，是迄今为止报道的具有沉积的上包层氧化物的全波导设计的最低线性损耗。这些是迄今为止报道的光子集成全波导谐振器的最高固有和吸收损耗限制的Q因子和最低线宽。这种性能水平是通过仔细减少散射和吸收损耗分量来实现的。我们量化，模拟和测量的各种损失的贡献，包括散射和吸收，包括表面状态悬挂键，我们认为是负责吸收的一部分。除了超高Q和窄线宽外，谐振腔还具有大的光模面积和体积，这对于超低激光线宽和超稳定、超低频噪声参考腔都至关重要。这些结果表明，体光学器件和蚀刻谐振器的性能可以在光子集成解决方案中实现，为精密科学系统和应用（如非线性光学、原子钟、量子光子学和高容量片上光纤通信系统）的光子集成兼容十亿Q腔铺平了道路。
2020-09-16 physics.app-ph physics.optics
Hertz-Integral-Linewidth Lasers based on Portable Solid-state Microresonators
本文提出了一种基于便携式固态微谐振器的超稳激光器，具有高负载品质因子和低相位噪声，适用于环境条件下导航和远程传感等应用。
2025-12-05 physics.optics
Chip-Scale, Sub-Hz Fundamental Sub-kHz Integral Linewidth 780 nm Laser through Self-Injection-Locking a Fabry-Pérot laser to an Ultra-High Q Integrated Resonator
本文通过将Fabry-Pérot激光器自注入锁定到超高Q氮化硅谐振器，实现了芯片级780 nm激光，创下640 mHz基本线宽和732 Hz积分线宽的纪录，为量子传感与原子应用提供了超低噪声光源。
2023-09-07 physics.atom-ph physics.optics
Differential high-resolution stimulated CW Raman spectroscopy of hydrogen in a hollow-core fiber
我们展示了灵敏的高分辨率受激拉曼测量氢使用空芯光子晶体光纤（HC-PCF）。拉曼跃迁由窄线宽（<50 kHz）1064 nm连续波（CW）光纤激光器泵浦。探测光由自制的CW光学参量振荡器（OPO）产生，可在800 nm到1300 nm（线宽~ 5 MHz）之间调谐。这些窄线宽激光器的光谱分辨率约为10^-4 cm^（-1）。该装置采用差分测量技术来抑制探测光束中的噪声，同时也消除了来自光纤的背景信号。在获得高灵敏度的情况下，在泵浦光和探测光中仅用几mW的光功率就观察到拉曼信号。该演示允许分子的高分辨率拉曼识别和拉曼信号强度的量化。
2015-06-15 physics.optics
Brillouin-Kerr soliton frequency combs in an optical microresonator
在光学微谐振腔中产生布里渊激光，利用产生的布里渊激光在同一腔中激发克尔频率梳，实现了孤子克尔微梳。腔内布里渊激光泵浦方案使我们能够利用蓝失谐输入泵浦获得孤子态。由于所产生的布里渊激光的超窄线宽和低噪声特性，即使使用相对宽线宽的二极管激光器，所观察到的孤子微梳也表现出窄线宽的梳状线和稳定的重复率。此外，我们证明了一个低噪声微波信号的相位噪声水平为-24 dBc/Hz（10 Hz），-111 dBc/Hz（10 kHz）和-147 dBc/Hz（1 MHz偏移）的11.14 GHz载波，只有一个自由运行的输入泵。由于布里渊-克尔孤子微梳易于实现，且具有良好的性能，使得该方案具有很好的实际应用前景。
2020-08-14 physics.optics
Integrated electro-optically tunable narrow-linewidth III-V laser
本文展示了一种基于薄膜铌酸锂和光纤布拉格光栅构建的集成电光可调谐窄线宽III-V激光器，实现了738.8 μW输出功率、45.55 kHz线宽及20 GHz调谐范围。
2023-11-26 physics.app-ph physics.optics
Fiber-coupled external cavity DFB-laser
本研究研制出内置腔内EOM的全光纤耦合外腔DFB激光器，结合高精细度腔主动反馈实现低kHz线宽，通过数据驱动方法重构功率谱密度，成功用于⁴⁰Ca窄跃迁激光冷却制备超冷气体，适用于便携式量子计量场景。
2025-05-22 physics.optics
Pump-locked microcavity Brillouin laser
针对传统微腔激光器泵浦频率锁定系统复杂、成本高的问题，提出利用微腔瑞利散射的全光泵浦锁定方法，实现了超窄线宽、高长期稳定性且无需温控隔振的微腔布里渊激光器，为多领域提供低成本实验平台。
2024-04-15 physics.optics
36 Hz integral linewidth laser based on a photonic integrated 4.0-meter coil resonator
激光稳定是许多精密科学实验和应用的核心，包括量子信息科学、计量学和原子计时。这些系统通过将Pound-Drever-Hall（PDH）锁定到表级、超高品质因数（Q）、真空间隔的法布里-珀罗参考腔来使激光器线宽变窄并稳定载流子。集成这些腔体，将PDH稳定的特性带到芯片级，对于减小它们的尺寸、成本和重量，并实现广泛的便携式和片上系统应用至关重要。我们报道了一个重要的进展，在集成激光器的线宽窄化，稳定和噪声降低，通过使用光子集成的4.0米长的线圈谐振器，以稳定的半导体激光器。我们获得了36 Hz的1/π积分线宽，在10 ms测量时间下的Allan偏差（ADEV）为1.8 × 10 ^{-13}，漂移为2.3 kHz/sec，据我们所知，集成参考腔的最低积分线宽和最高稳定性。两个线圈的设计，稳定的激光器工作在1550 nm和1319 nm的证明。谐振器总线耦合到一个4.0米长的线圈，自由频谱范围（FSR）为49 MHz，模体积为1.0 × 10 ^{10} μm^3，固有Q值为1.42亿，采用CMOS兼容的超低损耗氮化硅波导平台制造。我们的测量和模拟结果表明，热折射噪声地板为这个特定的腔达到了频率低至20 Hz的周围环境中，简单的被动隔振，没有真空或热隔离。TRN有限的性能估计为8 Hz 1/π积分线宽和10 ms时5 × 10 ^{-14}的ADEV，从而开启了迄今为止仅在基本上未集成的…
2021-12-16 physics.optics
Hybrid integrated narrow linewidth laser with external distributed optical feedback from a silicon strip waveguide
Chongqing University（重庆大学）
本文提出一种集成方案，利用硅波导表面辐射收集弱波长依赖的分布式反馈信号，实验验证了1μm宽波导在激发和收集分布式光学反馈中的最优性能，实现了1.52kHz线宽、74.71dB边模抑制比和24.44Hz²/Hz频率噪声。
2026-01-26 physics.optics
Chip-Based Laser with 1 Hertz Integrated Linewidth
在时间尺度上具有赫兹级线宽的激光器对于精确计量，计时和量子系统的操纵至关重要。这样的频率稳定性通常依赖于块光学激光器和参考腔，其中利用增加的尺寸来改善噪声性能，但是需要权衡成本、手动组装和有限的应用环境。另一方面，平面波导激光器和腔利用CMOS可扩展性的益处，但是由于波导介质固有的随机噪声和热敏性，从根本上限制了在较长时间内实现赫兹级线宽。这些物理限制抑制了小型激光系统的发展，其具有便携式光学时钟所需的频率噪声，其性能远远超过传统的微波对应物。在这项工作中，我们打破了这种模式，以证明一个紧凑的，高相干的激光系统在1548 nm的1秒集成线宽为1.1 Hz和分数频率不稳定性小于10 $^{-14}$从1毫秒到1秒。在1 Hz偏移处的频率噪声被抑制了11个数量级，从自由运行的二极管激光器的频率噪声下降到接近1 Hz $^2$ /Hz的腔热噪声极限，在4 kHz偏移处降低到10 $^{-3}$ Hz $^2$ /Hz。这种低噪声性能利用晶圆级集成激光器以及8 mL真空间隙腔，该腔采用亚埃粗糙度的微加工反射镜，产生118亿的光学$Q$。值得注意的是，所有的关键组件都是在平面基板上光刻定义的，并具有并行大批量制造的潜力。因此，这项工作提供了一个重要的进步，紧凑的激光器与赫兹级的线宽的应用，如便携式光学时钟，低噪声RF光子振荡器，以及相关的通信和导航系统。
2022-03-31 physics.optics
Sensitive and broadband measurement of dispersion in a cavity using a Fourier transform spectrometer with kHz resolution
光学腔提供对色散的高灵敏度，因为它们的谐振频率取决于折射率。我们提出了一个直接的，宽带的，准确的测量高精细度腔模式使用光学频率梳和机械傅里叶变换光谱仪与千赫级的分辨率。我们表征16000腔模式跨越16太赫兹的带宽的中心频率，线宽和振幅。用0.1 fs ${^2}$和1 fs ${^2}$的精度反演了腔镜膜和纯N ${_2}$的群延迟色散，用5 × 10 ${^{-12}}$的精度反演了CO ${_2}$的3ν1+ν3吸收带的色散活性.这为整个分子带的宽带折射率计量和免校准光谱学开辟了道路。
2017-05-12 physics.ins-det physics.optics
