Foundry manufacturing of octave-spanning microcombs
本文探索利用硅氮化物晶圆厂制造八度跨度孤子微梳，通过色散工程和几何优化实现自参考，并展示高可重复性及低功耗泵浦，为光学计量提供单芯片解决方案。
2024-04-20 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Generating octave-bandwidth soliton frequency combs with compact, low-power semiconductor lasers
我们报告了一个全面的研究低功耗，倍频程带宽，单孤子微谐振器频率梳在1550 nm和1064 nm波段。我们的实验利用完全集成的氮化硅克尔微谐振器，我们证明了直接孤子产生与广泛使用的分布式布拉格反射器激光器，提供小于40 mW的芯片耦合激光功率。我们报告测量孤子的热动力学和演示如何快速的激光频率控制，与微谐振器的热时标一致，有利于稳定倍频程带宽孤子梳。此外，由于孤子梳是完全由基本的线性和非线性动力学的intrasonator字段，我们证明了建模和倍频程带宽梳的产生之间的密切联系。我们的实验推进了集成光子技术的自参考频率梳的发展，以及在近红外范围内具有数十太赫兹脉冲带宽的梳状激光源。
2020-01-21 physics.optics
Self-aligned optical microcomb emerging between octave separated lasers
Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland（联合量子研究所，美国国家标准与技术研究院/马里兰大学）；Microsystems and Nanotechnology Division, National Institute of Standards and Technology（微系统与纳米技术部，美国国家标准与技术研究院）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；AV Incorporated（AV公司）；Department of Physics, University of Auckland（奥克兰大学物理系）；The Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies（Dodd-Walls光子与量子技术中心）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校电气与计算机工程系）；Air Force Research Laboratory, Space Vehicles Directorate（空军研究实验室，航天器管理局）
通过自对准架构，利用八度分离激光在集成谐振器中生成强低噪声微梳，实现紧凑光学频率合成、毫米波生成和时钟读取。
2026-10-06 physics.app-ph physics.optics
Dielectric slot-coupled half-Maxwell fisheye lens as octave-bandwidth beam expander for terahertz-range applications
本文提出利用介质槽波导与半麦克斯韦鱼眼透镜结合，实现效率90%、带宽超倍频程的平板约束准直光束，并展示其在太赫兹通信双工器和液体传感中的应用。
2021-01-27 physics.app-ph physics.optics
Coherent two-octave-spanning supercontinuum generation in lithium-niobate waveguides
我们展示了在单片集成锂酸盐波导中，在二阶和三阶非线性效应的存在下，相干超连续谱的产生（SCG）。我们在0.5厘米长的波导中实现了超过两个倍频程的光学带宽，具有100皮焦级脉冲。波导的色散工程允许SCG与二次谐波之间的频谱重叠，这使得能够使用单个波导直接检测载波包络偏移频率fCEO。我们测量我们的飞秒泵浦源的fCEO与30 dB的信噪比。
2019-01-30 physics.optics
Three octave spanning supercontinuum by red-shifted dispersive wave in photonic crystal fibers
本文提出了一种三层折射率导向的硅酸铅（SF 57）光子晶体光纤，该光纤具有大的有效非线性系数和低的反常色散，适合于产生超连续谱。在工作波长1550 nm处，反常色散和有效非线性系数的典型优化值分别为~4 ps/km/nm和~1078 W^（-1）km^（-1）。通过数值模拟，在峰值功率为5 kW，脉宽为50 fs的sech光脉冲作用下，所设计的光纤有望在900 ~ 7200 nm范围内呈现出三倍频程的超连续谱。由于交叉相位调制和四波混频过程，产生了长范围的红移色散波，这有助于实现如此大的展宽。此外，我们研究了超连续谱产生与输入脉冲峰值功率增量的兼容性，并简要讨论了非线性过程对超连续谱产生的影响。
2015-09-01 nlin.PS physics.optics
Multi-octave high-dynamic range optical spectrometer for single-pulse diagnostic applications
我们提出了一种超宽带光谱仪的设计和实现，能够测量多倍频程跨越光源的光谱强度在单脉冲的基础上，动态范围高达8个数量级。该仪器是优化的飞秒长电子聚束的时间结构的表征通过分析发射的相干跃迁辐射（CTR）光谱。光谱仪的工作范围为250 nm至11.35 $μ$ m，相当于5.5个光学倍频程。这是通过将信号光束分成三个光谱组来实现的，每个光谱组由专用的光谱仪和检测器单元进行分析。完整的仪器的特点是关于波长，相对光谱灵敏度，绝对光度灵敏度，总是占光偏振和比较不同的校准方法。最后，证明了光谱仪的能力与CTR测量的激光尾场加速电子束，使确定时间脉冲结构在前所未有的分辨率。
2021-04-17 physics.acc-ph physics.ins-det physics.optics
Octave-spanning frequency comb generation in a silicon nitride chip
我们展示了一个频率梳跨越倍频程通过级联四波混频的参数过程中，单片，高Q值氮化硅微谐振器。该梳由1562 nm的单频泵浦激光器产生，跨度为128 THz，间距为226 GHz，可以随泵浦功率轻微调谐。此外，我们调查的RF噪声特性的参数梳，并发现，梳可以工作在低噪声状态下的噪声降低30 dB的泵频率被调谐到腔谐振。
2011-07-27 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
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
High Power, High Efficiency, Continuous-Wave Supercontinuum Generation using Standard Telecom Fibers
我们展示了一个简单的模块，倍频程跨越连续波超连续谱产生使用标准的电信光纤。该模块可以接受任何高功率掺镱光纤激光器作为输入。输入光通过拉曼频移的级联被传输到电信光纤的异常色散区。最近提出的具有分布式反馈的拉曼激光器架构有效地执行这些拉曼转换。在880- 1900 nm范围内，获得了一个跨越1000 nm（>1倍频程）的光谱。超连续谱的平均功率约为34 W，转换效率高达44%。输入波长捷变证明了在宽的输入波长范围内与类似的超连续谱。
2018-04-04 physics.optics
Passively stable 0.7-octave microcombs in thin-film lithium niobate microresonators
本文通过在薄膜铌酸锂微谐振腔中进行色散工程，实现了0.7倍频程的Kerr光梳，并被动获得了超过3小时长期稳定的单孤子态，为大规模实际应用中完全稳定的微梳提供了鲁棒的宽带相干光源。
2023-11-24 physics.optics
Multi-octave spectrally tunable strong-field Terahertz laser
理想的激光源，为新兴的研究领域的非线性太赫兹（THz）光谱应提供辐射具有很大的通用性，并提供超高强度的多倍频程跨越单周期脉冲和用户可选的多周期脉冲在窄线宽。缺乏这样的桌面源阻碍了许多THz学科的发展，包括成像，非线性光子学和光谱学，凝聚态物质和量子系统的选择性非平衡激发。在这里，我们介绍了一个高度通用的桌面太赫兹激光平台，提供单周期GV/m瞬态以及光谱窄脉冲可调的带宽和中心频率在5个倍频程与数百MV/m的场强。紧凑的计划是基于在有机晶体中的时间调制的激光束的光学整流。它允许通过直接改变驱动激光器的调制周期来选择从1到>50的THz振荡周期和从0.5到7 THz的中心频率调谐范围。太赫兹源的多功能性通过提供宽带5倍频程跨越频谱以及在全光整流相位匹配频带上可调谐的频谱窄线来证明，该频带具有最小宽度dv=30 GHz，对应于dE=0.13 meV和λ ^-1=1.1 cm-1。所提出的桌面源显示出类似于甚至超越大规模THz电子加速器设施的性能，但在超低定时抖动下提供了多功能多色和先进的飞秒泵浦探测机会。
2016-08-18 physics.optics
Multiple-octave spanning mid-IR supercontinuum generation in bulk quadratic nonlinear crystals
明亮的宽带相干中红外辐射对于激发和探测分子振动是重要的。利用传统的二次非线性晶体如Li_2O_3的级联非线性特性，研究了自散焦近红外孤子在可见光、近红外和短波长中红外波段的超连续谱产生。晶体被切割用于非临界相互作用，因此单个中红外飞秒泵浦源的三波混频导致高度相位失配的二次谐波产生。这种自作用的级联过程导致在中红外泵浦波长处形成自散焦孤子，并且在自压缩点之后观察到多倍频程跨越超连续谱（覆盖1.6- $7.0~μ$ m）。结果记录在3- $4~μ$ m范围内泵浦的市售晶体LiInS $_2$中，但是也可以容易地使用其它中IR晶体。
2016-03-18 physics.optics
Octave-spanning supercontinuum coherent soft X-ray for producing a single-cycle soft X-ray pulse
本文提出利用单周期中红外脉冲在氩气和氖气中产生倍频程超连续高次谐波，并通过锆、锡滤光片补偿色散，分别获得40 as和23 as的单周期软X射线阿秒脉冲。
2024-07-26 physics.optics
Octave-wide phase-matched four-wave mixing in dispersion engineered crystalline microresonators
本文在色散工程晶体微腔中实现了跨倍频程的相位匹配四波混频，主边带频移达140 THz并形成簇状梳，为单一紧凑器件实现1 μm至中红外的可调谐梳簇发生器提供了可能。
2025-09-20 physics.optics
Coherent terahertz radiation with 2.8-octave tunability through chip-scale photomixed microresonator optical parametric oscillation
太赫兹光谱中的高光谱纯度频率捷变室温源是成像、传感、计量和通信的基础元件。在这里，我们提出了一个芯片级光学参量振荡器的基础上集成的非线性微谐振器，提供了广泛的可调谐单频和多频振荡器在太赫兹制度。通过使用等离子体纳米天线阵列的光到太赫兹的下转换，实现了从330 GHz到2.3 THz的跨越2.8倍频程的相干太赫兹辐射，其中20 GHz腔模限制频率调谐步长和10 MHz腔内模式连续频率调谐范围在每个步长处。通过控制微谐振腔的腔内功率和抽运谐振失谐量，实现了多频可调谐太赫兹振荡器。此外，通过稳定微谐振腔的泵浦功率和波长，亚100 Hz的太赫兹辐射的线宽与10-15的剩余频率不稳定性被证明。在芯片级平台中的单频、频率捷变太赫兹辐射和多频太赫兹振荡器的室温生成在计量、传感、成像和通信方面提供了独特的能力。
2022-08-15 physics.optics
Octave bandwidth 3D-Printed Couplers for Low-Loss Thin-Film Lithium Tantalate Circuits
Heidelberg University（海德堡大学）；University of Münster（明斯特大学）
提出通过3D直写激光打印实现薄膜铌酸锂波导的低损耗耦合接口，实现0.9 dB（条形）和1.25 dB（脊形）超低耦合损耗，并具有超过一个八倍频程（850-1740 nm）的3 dB光学带宽。
2026-06-16 physics.optics
Octave-Spanning Terahertz Quarter-Wave Plates Based on Over-Coupled Fabry-Pérot Resonances in Reflective Metal-Dielectric-Metal Metasurfaces
Center for Integrated Nanotechnologies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心）
本文提出基于过耦合反射金属-介电-金属超构表面的太赫兹四分之一波片，通过设计相位色散实现宽频带偏振控制，实验验证了其高反射率和高效偏振转换性能。
2026-04-03 physics.app-ph physics.optics
On-chip directional octave-spanning supercontinuum generation from high order mode in near ultraviolet to infrared spectrum using AlN waveguides
片上紫外-红外（UV-IR）光谱频率计量作为量子物理、化学和生物学基础研究的表征工具至关重要。由于强的材料色散，传统技术无法证明可以应用于产生覆盖整个UV-IR波长的相干宽带光谱的设备。在这项工作中，我们探索了几种新的技术，用于超连续谱产生覆盖近紫外到近红外光谱使用AlN微光子波导，这是必不可少的频率计量应用：首先，创建异常色散，高阶模式（TE 10），连同其精心设计的高效激发策略。其次，通过三阶色散和二次谐波产生，利用孤子裂变展宽光谱，实现了近红外到近紫外的定向能量转移。最后，采用高质量的AlN单晶材料实现了从紫外到红外的宽带透明，在0.36 nJ的较低脉冲能量下，超连续谱产生的实验光谱范围从490 nm到1100 nm以上，二次谐波产生带从405 nm到425 nm。这项工作为紫外-红外全光谱片上频率计量应用铺平了道路。
2019-09-13 physics.app-ph physics.optics
Dual-mode microresonators as straightforward access to octave-spanning dissipative Kerr solitons
本文提出一种双模微谐振器设计策略，通过约10 GHz模式间隔稳定孤子形成，无需辅助激光或射频元件，实现了跨1.5倍频程的单孤子确定性生成及高重复频率孤子晶体，为简化芯片级自参考频率梳提供了关键方案。
2022-02-20 physics.optics
Octave-spanning tunable parametric oscillation in nanophotonics
本研究在色散工程铌酸锂纳米光子学中实现超宽可调谐光学参量振荡器，单芯片输出波长覆盖1.53至3.25 μm，为首个延伸至中红外的倍频程可调谐源。
2022-11-11 physics.optics
Octave-spanning supercontinuum generation in a CMOS-compatible thin Si3N4 waveguide coated with highly nonlinear TeO2
本研究提出在400 nm薄Si3N4波导上涂覆高非线性TeO2，在258 W低峰值功率下实现跨倍频程超连续谱产生，为硅光子芯片单片集成多种功能提供新途径。
2023-09-15 physics.optics
On-chip electrically reconfigurable octave-bandwidth optical amplification from visible to near-infrared
Photonics Initiative, Advanced Science Research Center, City University of New York（纽约市立大学高级科学研究中心光子学倡议）；Physics Program, Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生院物理学项目）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Michigan（密歇根大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, City College of New York（纽约市立学院物理系）
本研究提出一种电可重构光学参量放大器，实现从可见光到近红外的 octave 带宽光学放大，突破传统限制，提升量子传感和通信性能。
2026-01-30 physics.optics
Stably accessing octave-spanning microresonator frequency combs in the soliton regime
微谐振器频率梳可以是在小尺寸、重量和功率架构中的光学频率合成和计时的使能技术。这样的系统需要在低噪声、相位相干状态（诸如孤子）中的梳状操作，具有宽的光谱带宽（例如，倍频程跨度）用于自参考以检测载波包络偏移频率。然而，热光色散使稳定获得这种状态变得复杂。例如，在Si 3 N4平台中，精确的色散工程结构可以支持宽带操作，但是微秒热时间常数需要快速泵浦功率或频率控制来稳定孤子。相反，在这里，我们考虑如何宽带孤子状态可以访问简单的泵浦激光频率调谐，在一个比热动力学慢得多的速度。我们展示了Si 3 N4微谐振器中的跨倍频程孤立子频率梳，包括在泵浦功率接近40 mW的情况下产生多孤立子态和在泵浦功率接近120 mW的情况下产生单孤立子态。我们还开发了一个简化的两步分析来解释如何在没有快速控制泵浦激光的情况下以热稳定的方式访问这些状态，并概述了这种操作所需的热特性。我们的模型与实验结果以及数值模拟的基础上Lugiato-Lefever方程，结合热光色散。此外，它还解释了实验观察到的一个成员的相邻模式家庭的红色失谐侧的泵浦模式可以减轻访问孤子状态的热要求。
2016-11-28 physics.optics
A six-octave optical frequency comb from a scalable few-cycle erbium fiber laser
一个紧凑和强大的相干激光光源，提供从紫外到红外的光谱覆盖范围是许多应用所期望的，包括外差超分辨率成像[1]，宽带红外显微镜[2]，蛋白质结构测定[3]，和远距离大气痕量气体检测[4]。为了解决这些苛刻的测量问题，激光频率梳[5]将用户定义的光谱分辨率与亚飞秒定时和波形控制相结合，以实现高分辨率，高速和宽带光谱的新模式[6-9]。在这封信中，我们介绍了一个可扩展的近单周期，0.56兆瓦的脉冲产生的鲁棒性和低噪声铒光纤（Er：光纤）技术，我们用它来产生一个频率梳，跨越六个倍频程从紫外线（350 nm）到中红外（22500 nm）。高峰值功率允许我们利用红外透明非线性晶体（LiNbO $_3$、GaSe和CSP）中的二阶非线性，以提供相位稳定的红外超短脉冲的鲁棒源，同时光谱亮度超过红外同步加速器的光谱亮度[10]。LiNbO $_3$中的附加级联二阶非线性导致具有同时覆盖的四个倍频程（0.350至5.6 $μ$ m）的梳状产生。在193 THz的10 kHz梳齿线宽下，我们实现了在0.86 PHz带宽上超过10 $^{10}$的显着光谱分辨率。我们预计，这种紧凑和可访问的技术将为多波段精密光谱学，相干显微镜，超高灵敏度纳米显微镜，天文光谱学和精密载波包络相位（CEP）稳定的强场现象开辟新的机会。
2020-05-27 physics.optics
Cascaded Nondegenerate Four-Wave Mixing Technique for High-Power Single-Cycle Pulse Synthesis in the Visible and Ultraviolet Ranges
我们提出了一种新的技术来合成高功率单周期脉冲在可见光和紫外光范围内的相干叠加的多频带倍频程跨越光谱获得的高度非简并级联四波混频的飞秒脉冲在体各向同性非共振介质。实验证明，使用薄熔融石英幻灯片的相干光谱跨越两个倍频程的带宽的产生。使用频率分辨光学门控，其中多个级联的订单已被同时测量的第一次，干预多色字段的充分表征，支持直接合成近单周期2.2 fs的可见光-UV脉冲的可能性，而无需重复复杂的振幅或相位控制，这应该使许多应用在科学和技术。
2009-04-17 physics.optics
Two-octave-wide (3-12 μm) mid-infrared frequency comb produced as an optical subharmonic in a nondispersive cavity
在光谱的3至20 μm区域中的相干激光束通过解决介质的最强振动吸收共振而最适用于化学传感。在这个光谱范围内的宽带频率梳是特别感兴趣的，因为它们可以被用作分子光谱学的强大工具，提供显着的增益的速度，灵敏度，精度和大量的并行数据收集。在基于取向图案化磷化镓（OP-GaP）的光学参量振荡器（OPO）中，利用克尔透镜锁模2.35 μm激光泵浦，通过亚谐波产生实现了频率梳，其波长范围可达3-12 μm，从而覆盖了大部分分子“特征”区域。实现这种宽光谱的关键是使用低色散腔，包括所有镀金镜，最低色散和光学薄的腔内元件，以及专门设计的泵浦注入器。该系统具有与泵浦激光梳相位相干的平滑超宽带光谱输出，245 mW输出功率，高（>20%）光学转换效率，并且由于非耗散下转换过程和光子再循环，可以从锁模驱动器达到接近单位转换的可能性。
2020-07-06 physics.optics
Designing High-Power, Octave Spanning Entangled Photon Sources for Quantum Spectroscopy
纠缠光子光谱学是一个新兴的领域，对化学，生物学和材料领域的测量和成像具有重要意义。纠缠光子光谱学可能提供改进的空间和时间频率分辨率、增加多光子和非线性测量的截面以及诱导或测量量子相关性的新能力。实现纠缠光子光谱学的关键步骤是创建高通量纠缠源，该源可以使用传统探测器，并为实际样品中的损失提供冗余。在这里，我们报告了一个周期性极化，啁啾，钽酸锂平台，产生纠缠光子对的$10^{-7}$效率。对于接近瓦特级的二极管激光器，这导致接近$μ$ W级的通量。每个模式的单光子限制，这是必要的，以保持非经典光子的行为仍然是满足分布在高达倍频程跨越带宽的功率。利用迈克尔逊型干涉仪测量了宽带宏欧曼德尔双光子干涉，观测到了光谱-时间光子关联。使用CW泵浦激光器测量共线情况下10 nm带宽的相干时间为245 fs，非共线情况下125 nm带宽的相干时间为62 fs，并且基本上收集全光子锥。我们详细概述了用于设计和定制纠缠光子源的数值方法，例如改变中心波长或带宽，最终目的是增加高通量UV-Vis纠缠光子源在光谱学领域的可用性。
2021-04-10 physics.chem-ph physics.optics
Advances in dual-chirped optical parametric amplification
本文综述双啁啾光参量放大（DC-OPA）方法在高能中红外（MIR）激光器研发中的进展，实现太瓦级多周期/单周期MIR激光器，用于高次谐波产生（HHG）等应用，并展示多太瓦亚周期及高平均功率MIR单周期DC-OPA的研发成果。
2025-04-13 physics.app-ph physics.optics
Wavelength-independent performance of femtosecond laser dielectric ablation spanning over three octaves
本文通过258 nm至3.5 μm波长范围的飞秒激光烧蚀实验，发现介电材料单发烧蚀阈值、精度和效率在可见光至中红外波段保持波长无关，仅在258 nm处出现阈值减半和加工深度显著变化，并提取雪崩电离系数与Drude模型对比，为改进预测模型和超快激光加工工艺提供依据。
2023-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultra-Broadband Kerr Microcomb Through Soliton Spectral Translation
宽带宽和稳定的微谐振器频率梳是在紧凑和可部署的格式准确和精确的光学频率测量的关键。通常，宽带宽（例如，倍频程跨度）通过调整微谐振器的几何色散来实现。然而，单独的几何色散工程可能不足以维持远超过倍频程的带宽。在这里，我们介绍了新的概念的合成色散，其中第二个泵浦激光器有效地改变了色散景观创建克尔孤子微梳，远远超出了异常的几何色散区域。通过详细的数值模拟，我们表明，合成色散模型捕捉系统的关键物理行为，其中第二个泵使非简并四波混频，产生新的色散波的两侧的频谱。我们通过在1060 nm和1550 nm处泵浦氮化硅微谐振器来产生单个孤子微梳，其带宽接近两个倍频程（137 THz至407 THz），并且其相位相干性通过拍音测量来验证，从而实验证明了这些概念。这种超宽带微梳为光频率合成和光学原子钟中的完全微梳稳定提供了新的机会，而合成色散概念可以将微梳操作扩展到仅通过几何色散工程难以达到的波长。
2021-09-07 physics.optics
Single-cycle all-fiber frequency comb
具有确定性载波包络相位的单周期脉冲使得能够在子周期时间尺度上研究和控制光-物质相互作用，以及有效地产生低噪声多倍频程频率梳。然而，目前的单周期光源难以实现和操作，阻碍了它们在更广泛的研究中的应用和可访问性。在本文中，我们提出了一个紧凑的，交钥匙，可靠的全石英光纤格式的单周期100 MHz频率梳。这是通过在重掺杂Tm：光纤中放大2 $μ$ m种子脉冲，然后级联自压缩以产生具有215 kW峰值功率和374 mW平均功率的6.8 fs脉冲来实现的。相应的光谱覆盖两个以上的倍频程，从低于700 nm到3500 nm。在这种单周期泵浦的驱动下，在石英光纤中直接产生了积分功率为180 mW、光谱振幅在2100 ~ 2700 nm之间的平滑超连续谱。为了拓宽应用范围，利用脉冲内差频产生了从6 $μ$ m到22 $μ$ m以上的具有长期稳定载波包络相位的少周期脉冲，并利用电光采样产生梳齿分辨光谱。我们的工作演示了第一个全光纤配置，产生单周期脉冲，并提供了一个实用的来源，研究非线性光学在同一时标。
2021-07-07 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
Tapered semiconductor amplifiers for optical frequency combs in the near infrared
利用飞秒光学频率梳在780 nm处对锥形半导体放大器进行注入种子。当输入脉冲展宽到皮秒范围时，在平均输入功率为1 mW（20 mW）时，获得了超过17 dB（12 dB）的能量增益。在光子光纤中产生的超连续谱光的光谱窗口也被放大。干涉测量表明，输入和放大的梳状元件之间的外差拍的亚赫兹线宽，产生放大下没有检测到的相位噪声退化。这些放大器可用于提高用于确定载波-包络偏移频率的f-to-2f干涉仪中的红外功率，对于稳定倍频程飞秒激光器和其他红外功率非常有限的超连续谱光源具有明显的优势。
2006-02-15 physics.atom-ph physics.optics
Breaking the bandwidth-efficiency trade-off in soliton microcombs via mode coupling
通过模式耦合技术实现高效率、宽频带的孤子微梳，突破传统带宽与效率的权衡限制。
2025-12-04 physics.optics
Supercontinuum generation and carrier envelope offset frequency measurement in a tapered single-mode fiber
我们报道了通过将飞秒Yb光纤激光脉冲发射到芯径为3 μ m的锥形单模光纤中产生超连续谱。一个以上的倍频程，从550至1400 nm，已获得与输出功率为1.3 W，在250 MHz的重复频率，对应于高达60%的耦合效率。通过使用典型的f-2f干涉仪，测量了载波包络偏移频率，发现其信噪比接近30 dB。
2014-09-28 physics.optics
Lightwave-Electronic Harmonic Frequency Mixing
本研究利用等离子体纳米天线实现了超过0.350 PHz的光波-电子谐波混频，突破了传统谐波混频器的频率上限，可实现宽频谱场分辨光信号检测，为相关飞秒相干动力学应用提供支撑。
2024-07-21 physics.optics
Supercontinuum generation in a graded-index multimode tellurite fiber
该研究在纳米结构纤芯的碲酸盐渐变折射率多模光纤中实现近两个倍频程的超连续谱，分析了不同色散区的动力学特性，数值模拟与实验吻合，为软玻璃光纤高功率中红外超连续谱光源提供了新方向。
2024-05-10 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
Broadband gate-tunable THz plasmons in graphene heterostructures
石墨烯是一种独特的二维碳材料，在准粒子狄拉克费米子服从线性色散的驱动下，在电子学、力学和热传输领域取得了重大突破。在这里，我们展示了一个反泵浦的全光差频过程，相干产生和控制太赫兹等离子体原子层石墨烯具有倍频程可调谐性和高效率。我们利用石墨烯固有的表面不对称性来获得强的二阶非线性极化率chi（2），其与紧密的等离子体激元场限制一起，使得能够在THz频率下实现鲁棒的差频信号。石墨烯上的反泵浦共振过程独特地实现了能量和动量守恒。因此，我们展示了一种双层石墨烯异质结构，其实现了从9.4 THz到4.7 THz的倍频程上的THz等离子体激元的电荷和栅极可调谐性，仅受泵浦放大器光学带宽的限制。理论建模支持我们的单伏级门调谐和光学带宽限制的4.7 THz相位匹配测量，通过声子耦合，饱和吸收和朗道阻尼以下的随机相位近似，预测和理解石墨烯载体等离子体物理。
2017-10-05 physics.optics
Generating few-cycle pulses with integrated nonlinear photonics
持续时间只有几个光学周期的超短激光脉冲已经成为研究和操纵光-物质相互作用的变革性工具。少周期脉冲通常由高峰值功率激光器产生，或者直接来自激光振荡器，或者通过体材料或纤维材料中的非线性效应。现在，随着完全集成的非线性光子学的出现，存在着探索少周期机制的机会。在这里，我们实验和数值演示如何光刻图案化的波导可以用来产生几个周期的激光脉冲从输入种子脉冲。此外，我们的工作探索了一种设计原理，其中光刻改变波导中的群速度色散，使得能够在带宽的倍频程内创建高度恒定强度的超连续谱。集成的几个周期脉冲源可以拓宽超快光源的应用范围，包括支持可扩展形状因子的新型芯片实验室系统。
2019-09-19 physics.optics
1-GHz VIS-to-MIR frequency combs enabled by CMOS-compatible nanophotonic waveguides
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shanghai University（上海大学）；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）
利用低损耗硅氮化物波导实现1 GHz重复率的可见光至中红外自参考频率梳，通过超连续谱生成和第三谐波生成，提供高相干带宽和信噪比，推动超宽带梳源的紧凑化发展。
2026-01-08 physics.optics
3D Heterogeneous Integration of Silicon Nitride and Aluminum Nitride on Sapphire toward Ultra-wideband Photonics Integrated Circuits
本研究在蓝宝石上异质集成氮化硅与氮化铝，开发出覆盖紫外至红外的超宽带三维光子集成电路平台，展示了光学非线性、低损耗组件及跨层光学连接，为短波长应用提供新机遇。
2025-04-02 physics.app-ph physics.optics
Spectral dynamics in broadband frequency combs with overlapping harmonics
研究展示了通过非线性动力学将重叠谐波转换为均匀间隔超宽频谱频率梳的机制。
2025-03-06 physics.optics
Electrically driven linear optical isolation through phonon mediated Autler-Townes splitting
光学隔离器是几乎所有光子系统中不可或缺的组件，因为它们有助于确保单向性并提供关键的保护，防止不必要的反射。虽然商用隔离器完全基于磁光（MO）原理构建，但由于需要专用材料，它们不容易在光子集成电路中实现。重要的是，MO效应通常很弱，特别是在较短的波长下。这些挑战作为一个整体激发了对非MO替代品的广泛研究。然而，迄今为止，没有替代技术能够同时组合线性度（即，无频移）、线性响应（即，输入-输出缩放）、超低插入损耗和大的片上方向对比度。在这里，我们展示了一种光隔离器设计，它利用了短而高质量的介质波导的无与伦比的透明度，以及来自临界耦合吸收体的近乎完美的衰减。我们的设计概念是使用锂离子酸盐赛道谐振器，其中声子介导的Autler-Townes分裂（ATS）打破了谐振模式的手征对称性。我们展示了在1550 nm和780 nm附近的波长一个倍频程的片上光学隔离器，从相同的锂硼酸盐绝缘体晶片制造。线性光隔离同时具有<1 dB的插入损耗、>39 dB的对比度以及与所使用的光模式一样宽的带宽。我们的结果优于目前同类最佳的MO隔离器片上的插入损耗和隔离器的品质因数，并证明了光刻定义的波长适应性，还不能实现与任何MO隔离器。
2021-04-13 physics.app-ph physics.optics
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。
2018-02-06 physics.optics
Self-referenced frequency combs using high-efficiency silicon-nitride waveguides
我们利用氮化硅波导自参考的电信波长的光纤频率梳通过超连续产生，使用11.3 mW的光功率入射在芯片上。这比使用非线性光纤的传统方法低大约十倍，并且通过低损耗（<2 dB）输入耦合和氮化硅的高非线性实现，其可以在入射能量仅为110 pJ的情况下提供两个倍频程的光谱展宽。超连续谱产生后，通过将780 nm色散波光与光纤激光器的倍频输出混合来实现自参考。此外，在更高的光功率，我们证明了f到3f的自参考直接从波导输出的同时超连续谱和三次谐波产生的干扰，而不使用外部倍频晶体或干涉仪。这些混合梳系统结合了光纤激光器频率梳的性能与光子波导的高非线性和紧凑性，并应导致低成本，完全稳定的频率梳的便携式和星载应用。
2017-04-12 physics.optics
Exploiting Ultralow Loss Multimode Waveguides for Broadband Frequency Combs
高约束波导中的低传播损耗对于基于芯片的非线性光子学应用是至关重要的。通常需要产生亚纳米粗糙度的复杂制造工艺来减少波导界面处的散射点，以实现超低传播损耗。在这里，我们展示了超低的传播损耗，通过使用高度多模结构来整形模式，以减少其与波导接口的重叠，从而放宽了制造工艺要求。微谐振器的固有品质因数（Q）为31.8 $\pm$ 4.4万的实验证明。虽然微谐振器支持10个横模，但当使用非线性绝热弯曲时，仅基模被激发，并且没有观察到高阶模。测量了73 $μ$ W的参量振荡阈值泵浦功率，并在多模微谐振器中产生了宽频带、几乎跨越倍频程的单孤子频率梳，在1097 ~ 2040 nm（126 THz）的光谱范围内没有任何高阶模的特征。这项工作提供了一种设计方法，可以应用到不同的材料平台，以实现和使用超高Q值多模微谐振器。
2020-12-08 physics.app-ph physics.optics
An antipodal Vivaldi antenna for improved far-field properties and polarization manipulation of broadband terahertz quantum cascade lasers
提出了一种用于宽带太赫兹量子级联激光器和频率梳的对映Vivaldi天线。其指数曲线的耀斑轮廓导致绝热面内模式膨胀，产生具有（23°x19°）半峰全宽和倍频程跨越带宽的单瓣光束的改进的远场。天线还充当波延迟器，将极化从垂直极化旋转到水平极化，旋转角度取决于频率。激光器的发射光谱和电流-电压特性以及频率梳操作不受影响。测量结果与数值模拟吻合良好，所提出的天线覆盖了宽光谱范围（1.5-4.5 THz）。
2020-04-22 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
A versatile, inexpensive integrated photonics platform
我们提出了一种方法来制造和封装集成光子器件，利用波导和检测器层在近环境温度下沉积。所有的光刻都是用365 nm i线步进机进行的，有利于低成本和高可扩展性。我们已经展示了低损耗SiN波导，高$Q$环形谐振器，临界耦合环形谐振器，50/50分束器，马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和工艺无关的光纤封装方案。我们进一步探索了这一过程在非线性光学和量子光子学中的应用。我们展示了光谱剪裁和倍频程跨越超连续谱的产生以及超导纳米线单光子探测器与MZI和通道下降滤波器的集成。该封装方法适用于高达160 \degree C以及低于1 K的操作。该工艺非常适合于增强现有的铸造能力或作为独立的工艺。
2016-11-07 physics.optics
Ultra-Broadband Coherent Supercontinuum Frequency Comb
我们提出了一个超宽带超连续谱的相干特性的详细研究，使一种新的方法，涉及连续波激光源独立探测整个光谱的振幅和相位噪声求积。连续谱的相干跨度超过1.5倍频程，支持在698 nm和1.54 μm的超稳定激光器的Hz级比较。我们提出了第一个数值模拟的累积梳状相干的限制，在许多脉冲，在对比的单脉冲水平，与系统的实验验证。实验和数值模拟揭示了量子种子宽带振幅噪声的存在而没有相位相干性退化，包括发现超连续谱相干性对光纤分数拉曼增益的依赖性。
2011-05-11 physics.optics
Spectrally resolved optical frequency comb from a self-referenced 5 GHz femtosecond laser
报道了一台重复频率为5GHz的钛宝石锁模飞秒激光器。微结构光纤中24 fs脉冲的光谱展宽产生倍频程跨越光谱，并允许发射的飞秒激光频率梳（FLFC）的自参考和主动稳定。5GHz FLFC的各个模式的解决与高分辨率光谱仪的基础上虚拟成像相控阵（VIPA）光谱色散。单梳状元件在微瓦级平均功率水平的隔离证明。高功率，频率稳定的5GHz激光器和它的许多模式的直接分辨率的组合将有利于直接频率梳光谱的应用。此外，这种稳定的FLFC应该作为一个有用的工具，直接模式傅立叶合成任意的光波形。
2007-07-03 physics.atom-ph physics.optics
