Phase-sensitive symmetry breaking in bidirectionally pumped Kerr microresonators
理论与实验证明Kerr微腔中反向模式间的背向散射线性耦合使光态强度不对称性对等功率双向泵浦的相对相位高度敏感，可确定性控制不对称性并调节自发对称性破缺阈值，对超灵敏光子传感器开发具重要前景。
2024-07-24 physics.optics
Feshbach Resonances in Kerr Frequency Combs
我们证明了在连续波相干光泵浦下，非线性环形谐振腔中产生的频率梳的功率和重复频率都受到调制。这种调制是由连续波背景与谐振腔中激发的光脉冲相互作用引起的，并且发生在具有非零高阶色散和波长相关品质因数的谐振腔中。调制频率对应于泵浦频率与谐振器中泵浦模式的本征频率的失谐。
2014-10-31 physics.optics
On the spontaneous time-reversal symmetry breaking in synchronously-pumped passive Kerr resonators
本文研究了Xu和Coen在Opt.~ Lett.~ { \bf 39}，3492（2014）。我们进行了详细的稳定性分析的Lugiato-Lefever模型的光学克尔谐振器和分析的时间分岔结构的静态对称和新兴的非对称状态作为泵浦功率的函数。对于中等泵浦功率的干草叉回路是负责不稳定的对称状态对固定的非对称的，而在大泵浦功率，我们发现周期性的非对称解决方案的出现通过一个霍普夫分岔。从理论的角度，我们使用局部分岔理论，以分析系统的最不稳定的本征模。我们还探讨了一个非保守的变分近似捕捉，除其他外，解决方案的振幅，宽度和质心的演变。这两种方法都提供了对对称性破缺相关的干草叉分叉的见解。
2016-05-26 cond-mat.soft nlin.PS physics.optics
Frequency comb generation in a pulse-pumped normal dispersion Kerr mini-resonator
在正常色散状态下驱动的克尔微谐振器通常需要存在局部色散扰动，例如由避免的模式交叉引起的那些，以启动光学频率梳的形成。在这项工作中，我们通过实验证明，这一要求可以通过用脉冲泵浦源驱动谐振器来提高。我们还表明，控制泵浦重复率和腔自由光谱范围（FSR）之间的去相干化提供了一个简单的机制来调谐输出梳的中心频率。使用一个半径仅为6 cm的光纤微型谐振器，我们实验上提出了光谱平坦的梳，带宽为3太赫兹，其中心频率可以调谐超过2太赫兹。通过在其0.54 GHz FSR的谐波下驱动腔，我们能够产生具有在0.54和10.8 GHz之间可选的线间距的梳。能够同时调谐输出梳的中心频率和频率间隔，突出了该平台的灵活性。此外，我们还证明了在大泵浦腔去色散条件下，同一腔也支持一种新形式的拉曼辅助反常色散腔孤子。
2020-10-28 physics.optics
Electrically-pumped soliton microcombs on thin-film lithium niobate
本研究针对全集成克尔微梳难以直接由半导体激光器驱动的问题，通过优化耦合与品质因子，在薄膜铌酸锂上实现了低功率电泵浦孤子微梳，结合自注入锁定实现便捷启动与线宽压窄，为相关集成光子应用提供光源。
2025-10-01 physics.optics
Two-Dimensional Nonlinear Mixing Between a Dissipative Kerr Soliton and Continuous Waves for a Higher-Dimension Frequency Comb
耗散克尔孤子（DKS）通过其群旋转速度和相旋转速度表现出两个自由度。将DKS周期性地提取到波导中产生脉冲训练，并分别产生所得到的光学频率梳的重复率和载波包络偏移。在这里，我们证明，它是可以创建一个系统，一个单一的重复率，但两个不同的相速度，采用双驱动力。通过将这些相速度转换为频率，我们从实验和理论上证明，它们可以在任何四波混频过程（包括简并泵浦和非简并泵浦效应）之后混合并创建新的相速度光。特别是，我们表明，多泵浦DKS可能会产生一个二维频率梳，级联非线性混频发生在相速度维度以及传统的模式数维度，并在每个维度的重复率不同的数量级。
2023-03-20 physics.optics
Quantum Dynamics of Kerr Optical Frequency Combs below and above Threshold: Spontaneous Four-Wave-Mixing, Entanglement and Squeezed States of Light
本文利用量子朗之万方程对克尔光学频率梳在阈值以下和阈值以上泵浦时的非经典行为进行了理论分析。在系统处于阈值以下的配置中，泵浦场是谐振器内的唯一振荡模式，并且触发自发四波混频现象，其中来自泵浦的两个光子在傅立叶域中对称地上转换和下转换。这种现象只能从完全量子的角度来理解和分析，作为中心（泵浦）模式的场与各种边模的真空波动之间耦合的结果。我们分析计算的自发发射噪声的功率谱，我们表明，这些频谱可以是单峰或双峰取决于系统的参数。我们还计算了每侧模的总自发噪声功率，并提出了一些特殊情况下的简化的解析表达式。在系统泵浦阈值以上的配置中，我们研究了量子相关和多模压缩态的光，可以发生在克尔频率梳源于受激四波混频的现象。我们发现，对于所有的静态时空图案，侧模是对称的，相对于频域中的泵浦模式显示量子相关性，可以导致压缩态的光。我们还明确地确定了导致光子纠缠的相位求积，并解析地计算了它们的量子噪声谱。最后，我们讨论了克尔梳的相关性的量子信息系统在光通信波长，低于和高于阈值。
2015-11-03 physics.optics quant-ph
Hard and Soft Excitation Regimes of Kerr Frequency Combs
从理论上研究了连续泵浦的反常群速度色散非线性光学谐振腔中超参量振荡和克尔频率梳产生的稳定条件和激发机制。我们表明，硬和软激励制度是可能的谐振器。通过改变泵浦光的参数来实现机制之间的选择。
2011-11-16 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
Frequency comb generation via synchronous pumped $χ^{(3)}$ resonator on thin-film lithium niobate
针对脉冲驱动片上克尔梳受限于微环谐振器调谐范围的问题，提出利用薄膜铌酸锂上的 χ⁽³⁾ 谐振器，通过可调谐飞秒脉冲发生器同步泵浦产生宽带频率梳，克服了受激拉曼散射的限制。
2024-04-25 physics.app-ph physics.optics
Transient Regime of Kerr Frequency Comb Formation
对微谐振腔中产生的光克尔频率梳的时间增长进行了实验和数值研究。我们发现，梳出现在时间尺度上的电磁场的真空波动显着超过衰荡时间的谐振器模式。如果微谐振器具有反常群速度色散，则梳状谐振器的频率谐波从光泵浦模式开始扩展。谐波具有不同的增长率，导致从顺序的四波混频过程，解释了固有锁模的梳。
2011-11-16 physics.optics
Critical Dynamics of an Asymmetrically Bidirectionally Pumped Optical Microresonator
具有三阶或克尔非线性的光学环形谐振腔在顺时针和逆时针方向上都用足够的功率泵浦时，将在两个反向传播的循环功率之间表现出对称性破缺。这是由于自相位调制和交叉相位调制对两个方向上的谐振频率的影响。这种对称性破缺的临界点表现出普遍的行为，包括对外部扰动的发散响应，临界慢化和标度不变性。在这里，我们推导出该系统的临界动力学模型，首先是一个vacuically-pumped谐振器，然后为一般情况下的非对称泵浦条件和自我和交叉相位调制系数。这一理论不仅提供了一个详细的了解临界点增强型光学陀螺仪和近场传感器的动态响应，但也适用于在广泛的系统中的非线性临界点。
2019-12-17 physics.optics
Correlated photon-pair emission from a cw-pumped Fabry-Perot microcavity
研究了一种高强度连续波泵浦下的色散补偿高精细度光学法布里-珀罗微腔。光学薄膜中的克尔非线性引起自发的四波混频过程，这导致时间相关光子对的发射。光子频率相对于泵浦频率偏移$\pm 1$自由光谱范围。这种设置允许构建具有发射光子之间的精确可调频率差的光子对源，其可能在量子通信中具有应用。
2018-01-23 physics.optics quant-ph
Generation of a coherent near-infrared Kerr frequency comb in a monolithic microresonator with normal GVD
我们证明了实验，并从理论上解释，产生一个广泛的，从根本上锁定克尔频率梳的非线性谐振器与正常的群速度色散。实验中使用了自由光谱范围为10 GHz的氟化镁回音壁谐振腔，泵浦波长为780 nm和795 nm。观察到的频率梳的包络显着不同的克尔频率梳光谱以前报道。我们通过数值模拟表明，虽然频率梳不对应于短光脉冲的产生，所产生的谐波的相对相位是固定的。
2014-04-09 physics.optics
Intracavity THz generation using a thin lithium niobate plate in a compact Kerr-lens mode-locked Yb:CALGO bulk oscillator
Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学）；Vilnius University Laser Research Center（维尔纽斯大学激光研究中心）；Helmut-Schmidt-Universität（赫尔穆特·施密特大学）
本研究在紧凑型克尔透镜锁模Yb:CALGO固体振荡器中，利用50微米厚铌酸锂片通过光整流实现腔内太赫兹产生，获85 MHz重复频率、120 W太赫兹功率，为高重复频率太赫兹时域光谱系统提供了替代方案。
2026-09-21 physics.optics
Holding spatial solitons in a pumped cavity with the help of nonlinear potentials
我们引入了一个具有克尔非线性和饱和增益的一维腔模型，该模型的设计使孤子保持在穿梭运动状态。由于线性增益所产生的噪声的积累，孤子在通常的势垒限制的腔中总是不稳定的。如果用非线性势垒取代线性势垒，则可实现穿梭孤子的完全稳定，从而捕获孤子，使其对辐射透明。从腔中去除噪声还通过外部斜坡电位来促进。稳定的动力学制度的数值，并解释其基本性质的分析。
2013-11-18 nlin.PS physics.optics
A hierarchy of coupled mode and envelope models for bi-directional microresonators with Kerr nonlinearity
本文研究了双向抽运克尔非线性环形微谐振腔中反向传播波的相互作用。我们引入了一个层次的模式扩展和包络函数的腔线宽和非线性，色散，和重复率设置在不同的时间尺度上的演变，并提供了一个详细的推导相应的层次的耦合模式和Lugiato-Lefever方程。详细阐述了反向传播波的动力学方程中重复频率的冲刷效应。
2020-05-02 nlin.PS physics.optics
Microwave generation on an optical carrier in micro-resonator chains
我们考虑克尔非线性光学微谐振器链的自脉冲制度。通过对传统耦合模理论在时间上的超模对角化过程，我们从理论上和数值上研究了单泵浦三腔和双泵浦四腔系统的分岔图：后者使我们能够预测GHz调制的无阈值三倍频。这些自脉冲制度被证明是强大的，并将在光载波上的微波的产生和转换中找到应用。
2018-07-30 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
Quartic Kerr solitons
孤子是在非线性科学中普遍存在的一种波包，在传播过程中保持其特有的形状。在光学中，它们在光纤中被观察和广泛研究。在连续波相干光泵浦的光学微谐振腔中自发产生的耗散克尔孤子（Kerr soliton，DKS）训练使孤子成为近年来光学频率梳研究的核心。通常观察到的孤子有一个“sech”形的包络，由谐振腔的立方非线性平衡其二次反常群速度色散（GVD）。本文利用拉格朗日变分法证明了连续波泵浦具有四次GVD的克尔微谐振腔形成了具有高斯包络的纯四次孤子。我们发现脉冲参数的实验相关的数量的解析表达式，并推导出面积定理。大量的数值模拟验证了分析计算的预测。与具有相同脉冲宽度和峰值功率的DKS相比，PQS的带宽更宽，频谱包络更平坦，这使得它在频率梳状谐波中需要较小线间功率变化的应用中表现出色。
2019-03-23 physics.optics
Multi-peak vector soliton families in defocusing Kerr resonators
School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学光学与电子信息学院）；Hubei optical fundamental research center（湖北省光电子基础研究中心）；Institut Universitari de Matematica Pura i Aplicada, Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学纯数学和应用数学研究所）；SUPA and Department of Physics, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学物理系和苏格兰物理联盟）；Department of Physics, The University of Auckland（奥克兰大学物理系）；Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, UMR6303 CNRS-UBFC（勃艮第卡诺跨学科实验室）
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
Towards optical frequency comb generation in continuous-wave pumped titanium indiffused lithium niobate waveguide resonators
利用连续泵浦的二阶非线性系统产生光学频率梳，在实验和理论上都取得了很大的进展。在这里，我们提出了第一个意见，对这样一个系统找到一个综合的解决方案，使用钛indiffused的锂钛酸盐波导谐振器。这些结果相比，最近开发的理论等效系统。该系统被认为表现出强烈的不稳定性，这需要进一步的调查，以充分确定稳定的光学频率梳产生的这个平台的适用性。
2018-10-01 physics.optics
Experimental study of the effect of phase mismatch on a CW-pumped cascaded quadratic nonlinear frequency comb
通过连续波泵浦的级联二次非线性（CQN）产生的光学频率梳似乎是一种很有前途的替代方案，以完善的锁模激光器，特别是如果需要访问中红外光谱区域。本文报道了一种基于二次谐波产生（SHG）的CQN频率梳的光谱特性的实验研究。我们的研究集中在倍频相位失配，这引起了很少注意，在以前的报道CQN频率梳的研究。我们的研究的主要观察是，它是可能的，以提高频谱纯度的CQN频率梳通过调整相位失配。除了在近红外区域产生频率梳的CQN过程之外，我们的实验装置还涉及其他几个非线性过程。这些过程导致了复合梳，从可见光到中红外线。
2020-04-16 physics.optics
Modulation Instability Induced Frequency Comb Generation in a Continuously Pumped Optical Parametric Oscillator
利用连续泵浦的无源非线性谐振腔可以产生新型的光学频率梳。虽然大多数研究都集中在三阶“克尔”非线性相互作用，但最近的研究表明，频率梳的形成也可以通过二阶非线性效应发生。在这里，我们报告的形成二次梳的光学参量振荡器（OPO）的配置。具体地说，我们证明了光学频率梳可以产生在参量区的泵浦频率的一半左右的连续驱动的OPO。我们还通过一个单一的时域平均场方程的OPO动力学模型，识别以前未知的动力学制度，诱导调制不稳定性，导致梳形成。数值模拟结果与实验观测光谱吻合较好。此外，对模拟光谱的相干特性的分析表明，存在相关和锁相梳。我们的研究结果揭示了以前未被注意到的动力学的一个明显良好的评估光学系统，并可能导致一类新的频率梳源，可以刺激新的应用，使直接访问难以捉摸的光谱区域，如中红外。
2018-09-01 physics.optics
Tunable visible frequency combs from a Yb-fiber-laser-pumped optical parametric oscillator
我们提出了一个100 MHz的重复率Yb光纤激光泵浦同步泵浦光参量振荡器（SPOPO）提供可调谐频率梳覆盖几乎整个可见光谱范围。通过腔内倍频的信号和空闲梳，并使用共线的剩余泵浦光，几乎连续的调谐范围为420-700 nm的OPO简并条件附近只有很小的差距实现。输出功率范围从10 mW到200 mW，取决于波长，脉冲持续时间低于150 fs，无需外部压缩。所有三个共线外耦合梳（泵浦，加倍的信号，和加倍的空闲）的飞秒增强腔的频率锁定有利于直接比较它们的光学相位噪声和相位调制传递函数。在单谐振OPO中，泵浦光梳的光相位调制几乎完全转移到非谐振闲频光梳。这导致具有降低的光相位噪声的谐振信号梳，并且还能够通过泵浦光的相位调制在闲频光梳上实现高带宽调制。
2019-01-23 physics.optics
Quantum cascade laser-pumped terahertz molecular lasers: frequency noise and phase-locking using a 1560nm frequency comb
最近演示的太赫兹（THz）分子气体激光器泵浦的中红外量子级联激光器（QCL）开辟了新的前景，这个家庭的来源，传统上依赖于CO2激光泵浦。QCL泵浦的太赫兹分子激光器的光谱纯度是一个尚未解决的问题。事实上，评估它们的频率/相位噪声对于可能将这些源用作本地振荡器的许多应用至关重要。本文通过测量10.3μ m波长QCL泵浦的1.1THz连续波1 mW太赫兹激光器的频率噪声功率谱密度（PSD）来解决这一问题。这是通过用1560 nm频率梳的重复频率的第1080次谐波拍频ML频率来实现的。我们发现，在100 kHz处，来自载波的频率噪声PSD <10 Hz ~ 2/Hz（-95dBc/Hz）。为了证明泵浦激光的稳定性对太赫兹辐射光谱纯度的影响，我们还测量了CO2激光泵浦的2.5THz ML的频率噪声PSD，在距离载波40 kHz处达到0.1Hz 2/Hz（-105dBc/Hz），受到频率梳谐波的频率噪声的限制。最后，我们表明，它是可能的主动相位锁定QCL泵浦的分子激光器的频率梳状重复率谐波通过控制QCL电流，演示了亚Hz线宽。
2019-11-15 physics.optics
Stability Analysis of the Lugiato-Lefever Model for Kerr Optical Frequency Combs. Part I: Case of Normal Dispersion
我们提出了一个详细的Lugiato-Lefever模型的克尔光学频率梳在回音壁模式谐振器正常色散制度下泵浦的稳定性分析。我们分析的空间分岔结构的定态依赖于两个参数，实验上是可调的，即泵浦功率和腔失谐。我们的研究表明，非平凡的平衡点在这个分岔映射中发挥了重要作用，因为它们的相关特征值经历临界分岔，预示着局部空间结构的存在。特别是，我们表明，在正常的色散制度，暗腔孤子可以出现在系统中，从而产生克尔梳。我们还表明，这些孤子可以共存的谐振腔中，只要他们不相互作用。分析了这些暗孤子产生的克尔梳，并讨论了它们的稳定性。
2013-08-12 nlin.PS physics.optics
Universal Symmetry Breaking Dynamics for the Kerr Interaction of Counter-Propagating Light in Dielectric Ring Resonators
自发对称性破缺是物理学许多领域中的一个重要概念。在电动力学中，一个基本上简单的对称性破缺机制发生在环形谐振器中反向传播的电磁波之间，由克尔非线性介导。双向泵浦微谐振器中反向传播光的相互作用在实现光学非互易性（对于光学二极管）、PT对称系统的研究以及反向传播孤子的产生中找到了应用。在这里，我们提出了全面的分析和动力学模型的非线性克尔相互作用的介质环谐振器中的反向传播光。特别是，我们研究了自发对称性破缺发生时的不连续行为，表明发散对小的外部扰动的敏感性。这些结果可以应用于实现，例如，高灵敏度的近场或旋转传感器。然后，我们概括到一个随时间变化的模型，预测新类型的动力学行为，包括振荡制度，可以使克尔非线性驱动的全光学振荡器。我们模型的物理学可以应用于其他系统，其特征在于两种不同模式之间的克尔型相互作用，例如非线性谐振器中相反圆偏振的光，这通常由耦合的Lugiato-Lefever方程描述。
2018-11-21 physics.optics
Ultra-low phase-noise microwave generation using a diode-pumped solid-state laser based frequency comb and a polarization-maintaining pulse interleaver
我们报道了一种基于半导体泵浦固体激光器的光学频率梳在9.6 GHz载波频率下产生超低相位噪声微波的方法。采用一种新型光纤保偏脉冲交错器，用商用PIN InGaAs光电二极管测得单振荡器相位噪声本底为-171dBc/Hz，创下了这类探测器的记录。此外，使用平衡的光学互相关器进行稳定的频率梳定时抖动的直接光学测量，允许识别系统中的当前相位噪声限制的起源。
2015-10-06 physics.optics
Dissipative Kerr solitons in semiconductor ring lasers
耗散克尔孤子是克尔效应与色散相互作用产生的自组织光波。它们可以自发地形成在非线性微谐振器泵浦的外部连续波激光，这提供了一个超稳定的频率梳的扩散的参数增益。这些小型化和电池驱动的微梳已经成为精密计量，宽带电信和超快光学测距的颠覆性技术。在这项工作中，我们报告的第一个实验观察到的耗散克尔孤子中产生的环形腔与快速半导体增益介质。环形腔的中等品质因数由量子级联激光器的巨大共振克尔非线性补偿，其比Si3N4大一百万倍以上。通过对腔体色散的控制，我们在中红外波段观察到了明亮的耗散克尔孤子的形成。孤子的形成是在环形腔两个激射方向之间的对称性突然破缺之后出现的。孤子的泵浦场是由直接电驱动产生的，非常类似于在无源微梳中观察到的孤子切伦科夫辐射。两种独立的技术揭示了孤子的波形和相干性，并确认了约3 ps的脉冲宽度。我们的研究结果扩展了孤子微梳的光谱范围到中红外波长，并将导致集成，电池驱动和交钥匙光谱仪的分子指纹区域。
2021-06-09 physics.optics
Heteronuclear soliton molecules in optical microresonators
光孤子分子是光孤子的束缚态，它是由引力和排斥作用的平衡而产生的。在从光纤到锁模激光器的系统中观察到的这些现象，为了解孤子之间的基本相互作用和非线性系统的基本动力学提供了新的视角。在这里，我们进入克尔微谐振器的多稳态制度，以产生不同的孤子状态，在相同的光共振泵浦的叠加，并报告发现的异质耗散克尔孤子分子。超快电光采样揭示了这种孤子分子的紧密短程束缚性质，尽管包括不同的振幅，持续时间和载波频率的耗散克尔孤子。除了在解决复杂非线性系统中的孤子动力学的意义，这种异质孤子分子产生相干频率梳，其不寻常的模式结构可能会在计量学和光谱学中找到应用。
2020-03-26 physics.optics
Kerr nonlinearity, self-injection locking and correlation in a microresonator
本文提出利用克尔非线性微腔和两台自注入锁定激光器实现非简并四波混频，产生空间分离的相关光学谐波，并通过晶体回音壁模式谐振器实验验证理论预测。
2025-06-10 physics.optics
Low-noise, 2-W average power, 112-fs Kerr-lens mode-locked Ho:CALGO laser at 2.1 um
本文报道了一种2.1微米带内泵浦软光阑克尔透镜锁模Ho:CALGO激光器，实现2瓦平均功率、112飞秒脉冲及优异低噪声性能，为100飞秒级掺杂块状材料锁模激光的最高平均功率。
2023-03-16 physics.optics
Electrically pumped photonic integrated soliton microcomb
光学频率梳使频率计量和计时技术发生了革命性的变化，并可用于广泛的光学技术中。正在进行的进展允许使用克尔非线性光学微谐振器的光学频率梳的显著小型化，其中宽带和相干光学频率梳可以从连续波激光器产生。这种“微梳”提供了具有低功耗、前所未有的形状因子、晶片规模制造兼容性的宽带宽。对于未来的大容量应用，集成和电泵浦的孤子微梳是必不可少的。然而，到目前为止，微梳仍然依赖于由大体积外部激光模块提供的光泵浦，该模块提供孤子形成所需的相干性、频率捷变和功率水平。电驱动的芯片集成微梳受到孤子形成的高阈值功率（通常超过集成硅基激光器的功率）和孤子引发所需的频率捷变的抑制。高Q值氮化硅微谐振器的最新进展表明，电驱动孤子微梳是可能的。在这里，我们展示了电驱动，芯片集成孤子微梳耦合磷化铟（III-V）多纵模激光二极管芯片的高Q值氮化硅光子集成微谐振器。我们观察到，自注入锁定的激光二极管的微谐振器，这是伴随着一个x1000倍的激光线宽变窄，可以同时启动耗散克尔孤子的形成。通过调节电流，我们观察到从调制不稳定性、呼吸孤子到单孤子态的转变。该系统需要小于1瓦的电功率，在电子可检测的子100 GHz模式间隔下工作，可以安装在约100个工作区中。1立方厘米。
2018-11-21 physics.app-ph physics.optics
Hybridization of Kerr Solitons in Coupled Microresonators
Center for Engineering Physics, Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术工程学院物理工程中心）
研究通过耦合微谐振器实现 Kerr 孔洞孤子的相干混合，提出了一种用于实验观测的集成光子设计，揭示了四波混频过程在超模基底下形成的相干结构。
2026-04-23 nlin.PS physics.optics
Experimental observation of internally-pumped parametric oscillation and quadratic comb generation in a $χ^{(2)}$ whispering-gallery-mode microresonator
本文报道了在自然相位匹配条件下，高Q值锂酸盐微谐振器内泵浦参量振荡的实验观察。具体来说，发射近红外泵浦光约1060 nm到一个$z$切一致的锂离子微谐振器，我们观察到的二次谐波产生接近自然相位匹配的条件下，在输入泵周围的光学边带的产生。我们发现，可以通过改变实验参数产生广泛的不同的边带频移。在特定的条件下，我们观察到的几个等间距的边带周围的泵级联产生-通过腔增强的二次谐波产生的光学频率梳的第一步。
2019-12-11 physics.optics
Passively mode locked Raman laser
本文报道了在光泵晶体回音壁模谐振腔中，在拉曼偏移处产生的一种新型锁模光梳（拉曼梳）的观测结果。通过测量快速光电二极管上的光梳产生的射频拍频来确认锁模。当拉曼梳存在时，既没有观察到传统的克尔梳，也没有观察到超参量振荡。
2010-06-25 physics.optics
Universal Bright-Bright Integrated Soliton Molecule via Parametric Binding
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland（量子联合研究所，NIST/马里兰大学）；Microsystems and Nanotechnology Division, National Institute of Standards and Technology（微系统与纳米技术部，国家标准与技术研究院）
本研究通过参数绑定实现了多色idler波与明亮DKS的绑定，为可见光波长的计量学和量子系统光谱学提供了新的应用可能。
2026-02-06 physics.optics
Color symmetry breaking in a nonlinear optical microcavity
Gleb Wataghin Institute of Physics, University of Campinas（坎皮纳斯大学格莱布·瓦塔金物理研究所）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Department of Physics, Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学物理系）；Department of Electrical and Photonics Engineering Technical University of Denmark（丹麦技术大学电气与光子工程系）；Instituto de Física, Universidade de São Paulo（圣保罗大学物理研究所）
本研究在硅氮化物微环中首次观察到色对称性破缺，利用克尔效应产生不同波长光学模式间的功率不平衡，并开发出基于克尔的非线性激活函数生成器。
2026-01-02 physics.optics
High-power frequency comb source tunable from 2.7 to 4.2 μm based on difference frequency generation pumped by an Yb-doped fiber laser
介绍了一种基于周期极化铌酸锂（PPLN）晶体差频产生（DFG）的宽带中红外（MIR）频率梳状光源。通过将重复频率为125 MHz的掺镱光纤激光器的输出与高非线性光纤中相同光源产生的拉曼位移孤子进行混频，获得了中红外辐射。该闲频激光器在2.7 - 4.2 μm范围内可调谐，平均输出功率达237 mW，脉冲宽度为115 fs。光谱干涉和外差拍频测量证实了MIR梳的相干性。通过测量乙炔在3.0 - 3.1 μm波段的吸收光谱，证明了所研制的差频光源在激光光谱学中的适用性。
2017-03-09 physics.optics
Self-cooling, blue-detuned dissipative Kerr microresonator soliton comb
Graduate School of Sciences and Technology for Innovation, Tokushima University（德岛大学科学技术创新研究生院）；Institute of Post-LED Photonics, Tokushima University（德岛大学后LED光子研究所）；Graduate School of Informatics and Engineering, The University of Electro-Communications（电波大学信息工程研究生院）；Institute of Photonics and Human Health Frontier, Tokushima University（德岛大学光子与人类健康前沿研究所）
本研究通过蓝移耗散色散孤子实现自冷却，提高微梳系统的热稳定性和功率效率。
2025-08-01 physics.optics
Quantum Dispersive Waves and Multimode Squeezing in Pure-Kerr Parametrically Driven Cavity Solitons
Institute for Physical Science and Technology, University of Maryland（马里兰大学物理科学与技术研究所）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；Department of Mechanical Engineering, University of Maryland（马里兰大学机械工程系）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；National Quantum Laboratory (QLab) at Maryland（马里兰国家量子实验室）
本文首次给出纯Kerr参量驱动腔孤子的多模量子描述，揭示阈值以下的单模和双模压缩以及阈值以上的新型量子色散波，并展示高达20 dB的压缩。
2026-06-03 physics.optics quant-ph
Solar-pumped Radiation-balanced Laser
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学）
本文提出一种结合太阳泵浦和球形聚焦器的稀土激光器，实现辐射平衡和高效能量转换，提升输出功率和可持续性。
2026-05-14 physics.optics
Advancing on-chip Kerr optical parametric oscillation towards coherent applications covering the green gap
本文提出部分底切微环的色散工程方法，在780 nm泵浦的氮化硅器件中用Kerr OPO稳定覆盖532–633 nm绿色间隙，并验证其宽带调谐与窄线宽相干应用潜力。
2024-01-23 physics.optics
Generalized Mathematical Formalism Governing Free-carrier Driven Kerr Frequency Comb in Optical Micro-cavities
利用连续波泵浦的光学微谐振器的克尔非线性特性产生频率梳已经得到了广泛的应用。大多数用于构建光子平台的非线性材料都表现出非线性损耗，例如多光子吸收、自由载流子吸收（FCA）和自由载流子色散（FCD），这些损耗会强烈影响由这些材料制成的器件的非线性特性。在这项工作中，我们模型的克尔FC的基础上修改的Lugiato-Lefever方程（LLE）随着速率方程和开发的分析配方，使快速估计的稳态，调制不稳定性（MI）增益，带宽和动态的克尔频率梳（FC）在非线性损耗的存在。我们的分析模型是有效的，在一个广泛的波长范围内的利益，因为它包括所有非线性损耗的影响。详细讨论了描述修正LLE稳态齐次解的腔内功率的高阶（>3）特征多项式。我们推导出了产生光纤耦合的必要条件--光双稳所需的归一化泵浦失谐阈值的一般解析表达式。通过共振峰的反向克尔倾斜，观察到自由载流子色散导致的非线性腔失谐。我们进一步推导出了当所有非线性损耗都存在时，引发MI的阈值泵浦强度和可能的腔失谐范围的表达式。为了证实我们的分析结果，通过分步傅里叶方法数值求解了LLE和速率方程。我们的理论研究可以解释几个实验结果，这是以前报道，从而能够提供一个更好的理解梳动力学。
2018-02-01 physics.optics
Photonic chip-based high-efficiency soliton microcombs via electroopitc-Kerr synergy
本研究通过在绝缘体上铌酸锂光子芯片上集成片上脉冲产生与氮化硅微谐振器的耗散克尔孤子产生，实现了转换效率达43.9%的高效孤子微梳，为芯片级高功率微梳应用提供了可行方案。
2025-05-21 physics.optics
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
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
Gain-Embedded Meta Mirrors for Optically Pumped Semiconductor Disk Lasers
提出并分析了一种利用亚波长光栅反射器结合光学增益的有源反射镜结构。该结构被设计成直接结合到热衬底（例如金刚石）以有效地散热。我们提出的光波传播和热输运分析表明，这种结构是非常适合的光泵半导体盘激光器的功率缩放到多千瓦CW功率操作。
2018-12-10 physics.app-ph physics.optics
Raman-Kerr Comb Generation Based on Parametric Wave Mixing in Strongly Driven Raman Molecular Gas Medium
我们报告的实验和理论演示的基础上的级联受激拉曼散射和拉曼诱导的非共振克尔型非线性介导的四波混频相结合的光学梳状光谱。这种组合使得能够将常规的准周期拉曼梳变换成具有单个和更小频率间隔的梳。这一新现象是利用填充有40巴氘气的空芯光子晶体光纤实现的，并用高功率皮秒激光泵浦。所得到的梳显示出超过100条谱线，从800 nm到1710 nm跨越220 THz，总输出功率为7.1 W。与纯拉曼梳相比，光谱的120 THz宽部分呈现出更密集且等间隔的谱线，频率间隔约为1.75 THz，这远小于三个激发的氘拉曼共振的最低频率。在慢变包络近似下，对广义非线性薛定谔方程的数值解与实验数据吻合得很好。额外的边带解释级联四波混频之间预先存在的谱线，介导的大拉曼诱导的光学非线性。这一结果为产生大带宽和高功率可控频率间隔的光学频率梳开辟了一条新的途径。
2019-10-02 physics.optics
Theory of modulation instability in Kerr Fabry-Perot resonators beyond the mean field limit
本文分析了任意精细度Kerr法布里-珀罗腔的非线性动力学，推导了精确色散关系和扩展Lugiato-Lefever方程（FP-LLE），揭示了平均场极限无法捕捉的周期二调制不稳定性，并数值模拟了MI诱导的Kerr梳的产生。
2023-09-14 nlin.PS physics.optics
Magneto-optical Kerr effect in pump-probe setups
Università degli Studi di Salerno（萨莱诺大学）；CNR-SPIN, Unità di Salerno（意大利国家研究委员会自旋物理研究所萨莱诺分部）；CNISM, Unità di Salerno, Università degli Studi di Salerno（意大利纳米科学研究所萨莱诺分部，萨莱诺大学）
本文提出了一种计算超快皮克塞-探测设置中时间分辨磁光Kerr效应的通用理论框架，基于DPOA方法和广义线性响应理论，通过单粒子密度矩阵描述光激发多带系统，展示了Kerr旋转的实验分析方法。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Green, red and IR frequency comb line generation from single IR pump in AlN microring resonator
片上频率梳产生器可实现用于光谱传感和精密光谱的紧凑型宽带光源。目前微梳的研究主要集中在红外波段，而在可见光波段的研究还存在一定的困难。在这里，我们展示了梳状可见频率线的产生，通过第二，第三谐波，和总频率转换的克尔梳内的高Q氮化铝微谐振器由一个单一的电信激光泵浦。强大的功率增强，结合氮化铝的普克尔和克尔光学非线性的独特组合，导致可见光谱中的级联频率转换。高分辨率光谱研究的可见频率线表明匹配的自由光谱范围内的所有波段。这种在单个微梳结构中的倍频和三倍频效应为梳状光谱和自参考梳提供了巨大的潜力。
2014-10-19 physics.optics
Nonlinear Dynamics of Coupled-Resonator Kerr-Combs
本文研究了耦合谐振腔Kerr光梳在正常群速度色散区的非线性动力学，发现强模式耦合会引发辅助谐振腔不稳定性并阻止锁模，提出通过引入损耗抑制该不稳定性，并在氮化硅平台实验验证了单/多脉冲解的稳定性，为多领域应用提供了高效高功率锁模光梳的实现途径。
2024-09-25 nlin.PS physics.optics
