Efficient quasi-phase-matched frequency conversion in a lithium niobate racetrack microresonator
我们证明了有效的二次谐波产生准相位匹配，高品质因数（$Q_0 \approx 5.3\times 10^5$）赛道微谐振器。观察到的归一化转换效率约为$3.8\%~mW^{-1}$。
2019-07-06 physics.optics quant-ph
Pockels-effect-based adiabatic frequency conversion in ultrahigh-$Q$ microresonators
绝热频率转换相对于非线性频率转换具有一些关键优势。不需要满足阈值和相位匹配条件。此外，它表现出$100\,\%$的转换效率下降到单光子水平。绝热频率转换方案的微谐振器中表现出迄今遭受低品质因数的谐振器导致短的光子寿命或小的频率偏移。在这里，我们提出了一个绝热频率转换（AFC）方案，采用普克尔斯效应。我们使用了一个非中心对称的双金属- $Q$微谐振器，由锂离子电池制成。通过将$20\,$ V施加到$70$微米厚的晶体上，可以实现超过$5\,$ GHz的频移。此外，我们证明，已经与相同的设置积极和消极的频率啁啾可以产生。利用这种方法，通过控制施加到晶体上的电压，可以实现几乎任意的频率偏移。锂基器件的片上制造的一般进展使得将当前装置转移到适合于大规模生产的芯片上成为可行。
2020-01-27 physics.optics
Toward ultimate-efficiency frequency conversion in nonlinear optical microresonators
本研究为微腔二次谐波生成建立了统一理论框架，确定决定性因子M预测绝对转换效率上限，并制备周期性极化铌酸锂微腔逼近非线性临界耦合条件，在毫瓦级泵浦下实现创纪录的61.3%转换效率，为高效非线性光子学器件提供新范式。
2024-12-15 physics.optics
Non-reciprocal frequency conversion and mode routing in a microresonator
光子和声子的传输通常遵循互易原理。打破这些玻色子激发的互易性将使相应的非互易设备，如隔离器和循环器。在这里，我们使用两个光学模式和两个机械模式的微谐振器，通过辐射压力形成一个四模式的元胞。研究了频率完全不同的任意两个模之间的相位控制非互易路由，包括声子到声子（MHz到MHz）、光子到声子（THz到MHz）的路由，特别是首次实现了频率差在80 THz左右的光子到光子的路由。此外，还引入了一种机械模式，在这种微谐振器中实现了声子环行器。非互易性来自于涉及光机械谐振器中的光机械相互作用的多模传输过程之间的干涉。不仅演示了光子和声子在单个谐振腔中的非互易路由，而且实现了光子的非互易变频和声子的循环，为研究光机混合网络中的定向路由和热管理奠定了基础。
2022-01-26 physics.optics
Parametric conversion via second harmonic generation and two-hump solitons in phase-matched microresonators
微谐振器中的频率转换已经彻底改变了现代非线性和量子光学。在这里，我们提出了一个理论的多模二次谐波产生的条件下，当参数转换回泵浦光谱占主导地位，通过大的域中的谐振器参数空间。我们表明，在这个制度的边带产生的光谱可调谐性是由一个离散的序列，所谓的埃克豪斯不稳定性。我们报告的过渡锁模和孤子的产生，它有一个双脉冲结构的泵浦场。这些孤子存在于双稳区间之外，并且存在于略微弯曲的背景上。
2022-10-13 nlin.PS physics.optics
Sech-squared Pockels solitons in the microresonator parametric down-conversion
我们提出了一个明确的sech平方孤子的解决方案与光学Pockels效应，实现通过产生的频率梳通过参数下转换的光学微谐振器与二次非线性。该孤子与描述大折射率失配极限下半谐波场的参量sech孤子不同，并与级联克尔效应相关。我们预测了Pockels孤子和级联Kerr孤子的光谱轮廓和功率的差异，并报道了前者的泵浦功率阈值与最近的实验观察一致。
2021-08-20 nlin.PS physics.optics
Multiple soliton regimes enabled by parametric down-conversion in $χ^{(2)}+χ^{(3)}$ microresonators
University of Bath（巴斯大学）；Centre for Photonics, University of Bath（巴斯大学光子学中心）；VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰技术研究中心）；National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）
研究\(χ^{(2)}+χ^{(3)}\)微谐振器中孤子态，通过数值模拟发现在不同条件下可形成多种孤子，如亮、拓扑双色及暗孤子，展示了\(\chi^{(2)}\)和\(\chi^{(3)}\)非线性相互作用能扩展孤子态范围和类型。
2026-09-09 physics.optics
Generation of platicons and frequency combs in optical microresonators with normal GVD by modulated pump
我们表明，平顶耗散孤子脉冲，platicons，和相应的频率梳可以激发在光学微谐振器与正常的群速度色散使用振幅调制的泵或双色泵。如果调制深度足够大，并且调制频率接近微谐振器的自由频谱范围，则在特定的频率范围内可能发生软激励。
2015-12-09 physics.optics
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
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
Coherent Frequency Comb Generation in a Silicon Nitride Microresonator with Anomalous Dispersion
我们观察到一个过渡到一个相干梳状态的氮化硅微谐振器与反常色散。虽然~300 fs的脉冲序列后，逐线整形，microns内的强度并没有出现脉冲状。
2014-02-21 physics.optics
Modelocked mid-infrared frequency combs in a silicon microresonator
中红外频率梳在分子光谱学和化学/生物传感中有着广泛的应用。最近开发的基于微谐振器的梳在这个波长范围内可以使便携式和强大的设备使用单频泵浦场。在这里，我们报告的第一个示范的锁模微谐振器为基础的频率梳在中红外跨越2.4 μm至4.3 μm。我们观察到高的泵浦-梳状转换效率，其中40%的泵浦功率被转换为输出梳状功率。利用集成的PIN结构允许调谐硅微谐振器和控制锁模和腔孤子形成，通过自由载流子检测和控制简化中红外频率梳的产生、监测和稳定。我们的研究结果显着推进微谐振器为基础的梳状技术走向便携式和强大的中红外光谱设备，在低泵浦功率下工作。
2016-04-21 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
Second harmonic generation in a high-Q lithium niobate microresonator fabricated by femtosecond laser micromachining
报道了利用飞秒激光微加工技术在石英陶瓷上制作高Q值的铌酸锂回音壁模微谐振器。微米级（直径~82 μm）LN谐振腔在1550 nm波长范围内具有2.5 × 10^5的Q因子。此外，在片上LN微谐振器中，演示了连续波可调谐单纵模泵浦激光器在片上LN微谐振器中的二次谐波产生。采用光纤锥将泵浦激光器耦合到微谐振腔中，归一化转换效率为1.35 × 10 ^-5/mW。
2014-08-31 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
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
17,000 %/W Second Harmonic Conversion Efficiency in Single Crystalline Aluminum Nitride Microresonators
高品质因数光学微腔已被广泛应用于各种材料体系中以增强非线性光学相互作用。虽然单晶氮化铝微谐振器最近已成为集成非线性光学（如四波混频和拉曼激光）的低损耗平台，但很少有研究调查这种材料的二次谐波产生。在这封信中，我们展示了一种优化的双谐振相位匹配环形谐振器的外延氮化铝薄膜的制造。在低功率区获得了前所未有的17,000%/W的二次谐波产生效率，并且在3.5mW的相对低的输入功率下观察到泵浦耗尽。这使得外延氮化铝成为目前集成平台中效率最高的二次谐波发生器。
2018-09-25 physics.app-ph 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Highly-efficient, narrow-linewidth Brillouin microlasers implemented in compact thin-film lithium niobate microresonators
State Key Laboratory of Ultra-intense Laser Science and Technology, 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超快激光科学与技术国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术研究中心）；State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University（华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室）；The Extreme Optoelectromechanics Laboratory (XXL), School of Physics and Electronic Science, East China Normal University（华东师范大学物理与电子科学学院极端光机电实验室）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海市量子科学研究中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）；Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University（山东师范大学光调控与应用协同创新中心）
本文提出一种结合交叉偏振受激布里渊散射方案与故意施加斯托克斯模式分裂的方法，实现高效、低阈值和窄线宽的布拉格微激光器，通过三共振和相匹配条件在114微米直径的薄膜铌酸锂微谐振器中实现高精度对准。
2026-03-23 physics.optics
Broadband spectral mapping of photo-induced second-harmonic generation in silicon nitride microresonators
本文利用泵浦-探测技术证明氮化硅微谐振器中光致二次谐波产生在高度失谐下仍可持续，实现宽转换带宽，并首次展示失谐依赖的全光极化与非线性多模相互作用，为集成χ^(2)光子学提供新见解。
2025-10-07 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
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
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
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
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
Raman induced soliton self-frequency shift in microresonator Kerr frequency combs
在连续波激光驱动的微谐振腔中，时间耗散孤子的形成使得相干、宽带和光谱平滑的光学频率梳以及具有紧凑形状因子的飞秒脉冲的产生成为可能。在这里，我们报告的第一次观察到的拉曼诱导孤子的微谐振器孤子的自频移。拉曼效应在基于非晶SiN微谐振器的单孤子态中通过双曲正割形状的光谱表现出来，但是其中心从连续波泵浦激光器光谱红移（即偏移）。拉曼诱导的光谱红移是可调谐的，通过泵浦激光失谐和线性增长的峰值功率。理论上描述的位移的材料的拉曼响应的一阶冲击项，我们推断的非晶SiN的拉曼冲击时间为20 fs。此外，我们观察到，拉曼诱导的频移可以导致抵消或过度补偿的孤子反冲所造成的（相干）色散波的形成。观测结果与基于Lugiato-Lefever方程（LLE）和Raman激波项的数值模拟结果非常吻合。我们的研究结果有助于理解克尔频率梳的孤子制度，使大大提高建模的准确性，并有关的基本定时抖动的微谐振器孤子。
2015-06-29 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
Kerr-microresonator solitons for accurate carrier-envelope-frequency stabilization
光脉冲的载波包络相位稳定可以通过直接光频合成、绝对光-微波相位转换和超快波形控制实现精密测量。我们报告这样的相位稳定克尔微谐振器频率梳集成在硅芯片上，并验证其分数频率不准确度在<3 × 10 -16。我们的工作介绍了一个互锁克尔梳配置包括一个氮化硅和一个二氧化硅微谐振器，其特点是近谐波重复频率，可以用一个激光器产生。这些频率梳支持超快激光制度，具有几个光周期，1皮秒周期的孤子脉冲和170 THz的总色散波增强带宽，同时在光学和微波域之间提供稳定的相位链接。为了适应低功耗和移动应用平台，我们的锁相频率梳系统的芯片耦合功率小于250 mW。我们的工作建立克尔微谐振器梳作为一个可行的技术，如光学原子计时，光学合成和相关方向的应用。
2017-11-20 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
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
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
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
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
Nanophotonic oscillators for laser conversion beyond an octave
本文提出纳米图案化微谐振器OPO，利用光子晶体带隙实现相位匹配，将泵浦激光转换到跨度超一个倍频程的波段，并实现高倍调谐与低附加噪声。
2024-05-10 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
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
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
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
On-chip microwave-to-optical quantum coherent converter based on a superconducting resonator coupled to an electro-optic microresonator
我们提出了一种能够将微波直接量子电光转换为可见光子的器件结构。该混合系统由一个平面超导微波电路耦合到一个集成的回音壁模式的电光材料制成的微谐振器。我们表明，电光（真空）耦合率$g_0$高达$\sim 2π\, \mathcal{O}(10-100)$ kHz是可实现的，与目前可用的技术，由于小模式体积的平面微波谐振器。在毫开尔文温度下工作，这种转换器将能够将微波高效转换为光子。我们分析了增加的噪声，并表明，最大的转换效率是实现了多光子合作的单位，可以达到与光功率低至$ \mathcal{O}(1)\,\mathrm{mW} $。
2016-08-07 physics.optics quant-ph
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
Quantum frequency conversion and strong coupling of photonic modes using four-wave mixing in integrated microresonators
单光子级量子频率转换最近已被证明使用氮化硅微谐振器。由这种系统提供的共振增强使得能够在亚瓦泵浦功率下在宽频率范围内高效地转换光的量子态。使用量子力学的哈密顿形式主义，我们提出了一个详细的理论分析，在这些系统中的转换动力学，并表明，他们能够转换单光子和多光子量子态。导出了转换效率、光谱转换概率密度和泵浦功率的解析公式，与以前的理论和实验结果符合得很好。我们表明，只有适度的改进，以最先进的，效率超过95%是可以实现的，使用小于100毫瓦的泵浦功率。在产生最大转换效率的临界驱动强度下，光谱转换概率密度显示出平顶峰，表明对单光子输入的光谱不敏感的范围。两种替代的理论方法来研究的转换动力学：一个修饰模式的方法，产生一个更好的直观的图片的转换过程中，和时间的动态研究的参与模式的谐振器中，它揭示了一个制度的拉比一样的相干振荡的单光子之间的两个不同的频率模式。这种振荡机制是由相干泵介导的不同频率模式的强耦合引起的。
2016-06-05 physics.optics quant-ph
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
High-frequency and high-quality silicon carbide optomechanical microresonators
碳化硅（SiC）具有优异的材料性能，具有广泛的应用前景。我们展示了第一个SiC光机械微谐振器，它将高机械频率，高机械质量和高光学质量集成到一个单一的设备中。径向呼吸机械模式具有高达1.69 GHz的机械频率，在大气中具有约5500的机械Q，其对应于高达9.47x10^12 Hz的机械f-Q积。强的光机耦合使我们能够有效地激发和探测相干机械振荡的光波。所展示的器件结合SiC的优异热性能、化学惰性和缺陷特性，在计量、传感和量子光子学方面显示出巨大的应用潜力，特别是在对其他器件平台具有挑战性的恶劣环境中。
2015-08-31 physics.optics
