Monolithic piezoelectric control of soliton microcombs
高速激光频率驱动在所有采用激光器和频率梳的应用中是至关重要的，并且是锁相、频率稳定和多个光载波之间的稳定性传递的先决条件。孤子微梳已成为芯片级、宽带、低功耗的频率梳源，但目前依赖于热加热器驱动的集成微梳的驱动带宽仅为千赫兹。因此，高速致动和锁定的微梳已经实现了只有与芯片外体调制器。在这里，我们提出了高速微梳驱动使用集成组件。通过在超低损耗Si3N4光子电路上单片集成压电AlN驱动器，我们实现了电压控制孤子的调谐、调制和稳定。集成的AlN致动器具有双向调谐功能，具有高线性度和低滞后，工作功率为300 nW，在高达兆赫的频率下表现出平坦的致动响应，大大超过了大体积压电调谐带宽。我们使用这种新的能力，以展示一个并行FMCW激光雷达的微梳引擎，通过同步调谐激光器和微谐振器。通过以与HBAR模式的频率间隔匹配的调制速率应用三角扫描，我们利用体声波能量的谐振积累来显著降低所需的驱动到仅7伏的CMOS电压。我们的方法赋予孤子微梳集成，超低功耗，快速驱动，显着扩大了技术应用的剧目。
2020-01-28 physics.app-ph physics.optics
Microwave and RF signal processing based on integrated soliton crystal optical microcombs
微梳是用于光子RF信号处理的多波长信道源的有力工具。它们提供紧凑的器件尺寸、大量波长和宽奈奎斯特频带。在这里，我们回顾了基于微梳的光子射频信号处理器的最新进展，包括真正的时间延迟，可重构滤波器，希尔伯特Transformers，微分器和信道化器。讨论了光学微梳在功能和可集成性方面在射频光子学应用中的巨大潜力。
2019-09-07 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Copper-impurity-free photonic integrated circuits enable deterministic soliton microcombs
本研究通过去除氮化硅波导中的铜杂质，克服热不稳定性，实现了确定性孤子微梳生成，兼容前道代工，推动微梳技术实际部署。
2025-04-25 physics.app-ph physics.optics
Bridging microcombs and silicon photonic engines for optoelectronics systems
在过去的十年中，微梳已经引发了从光通信到计量学的应用激增。尽管它们的不同部署，大多数基于微梳的系统依赖于大量的散装设备来实现其所需的功能，这是相当复杂，昂贵和功耗。另一方面，基于代工的硅光子（SiPh）在以可扩展和低成本的方式提供多功能性方面取得了显着的成功，但其可用的基于芯片的光源缺乏并行化的能力，这限制了SiPh应用的范围。在这里，我们桥接这两种技术，使用高能效和操作简单的AlGaAs绝缘体微梳源驱动CMOS SiPh引擎。我们提出了两个重要的芯片级光子系统，分别用于光数据传输和微波光子学：第一个基于微梳的集成光子数据链的基础上，脉冲幅度4级调制方案与2 Tbps的聚合速率，和一个高度可重构的微波光子滤波器构建前所未有的集成水平，使用时间拉伸计划。微梳和SiPh集成组件的这种协同作用是迈向下一代完全集成光子系统的重要一步。
2021-10-25 physics.app-ph physics.optics
Comparison of photonic transversal RF spectral filters based on different optical microcombs
集成克尔微梳作为多波长信道源的出现，主要是在横向滤波器的背景下，用于光子RF和微波信号处理。它们提供紧凑的器件尺寸、非常高的通用性、大量的波长和宽的奈奎斯特频带。在这里，我们回顾了最近的进展克尔微梳为基础的光子RF和微波可重构滤波器，基于横向滤波器的方法和RF光带宽缩放。我们比较和对比宽梳间距梳（200 GHz）与更精细的间隔（49 GHz）的微梳实现的结果。讨论了光学微梳在功能和可集成性方面在射频光子学应用中的巨大潜力。
2020-02-23 physics.app-ph physics.optics
Wavelength-division multiplexing communications using integrated soliton microcomb laser source
在这封信中，我们调查的可行性和性能的波分复用（WDM）光通信使用集成耗散克尔孤子微梳作为多通道激光源。首先，我们证实了由DFB激光器自注入锁定到主微腔直接泵浦的孤子微梳具有足够低的频率和幅度噪声来编码高级数据格式。其次，利用完美孤子晶体来提高每条微梳线的功率水平，使它们可以直接用于数据调制而不需要前置放大。第三，在一个概念验证实验中，我们展示了7通道16-QAM数据传输使用集成的完美孤子微梳作为激光载波，在不同的光纤链路距离和放大器配置获得了良好的数据接收性能。我们的研究表明，完全集成的克尔孤子微梳是可行的，并有利于光数据通信。
2022-06-01 physics.optics
Laser soliton microcombs on silicon
硅光子学使光学功能在芯片上实现晶圆级集成。基于硅的激光频率梳可以通过为每秒太比特收发器、并行相干激光雷达或光子学辅助信号处理提供相互相干激光线的集成源来显著扩展硅光子学的应用。在这里，我们报告的异质集成激光孤子微梳相结合的InP/Si半导体激光器和超低损耗氮化硅微谐振器在单片硅衬底。使用标准CMOS技术从单个晶片生产数千个器件。利用片上电控制微梳激光器的相对光相位，这些器件可以输出重复频率为100 GHz的单孤子微梳。我们的方法为大批量、低成本制造基于芯片的频率梳铺平了道路，这些频率梳用于下一代大容量收发器、收发器、空间和移动平台。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
Terahertz Voltage-controlled Oscillator from a Kerr-Induced Synchronized Soliton Microcomb
提出利用Kerr诱导同步控制集成频率梳的太赫兹重复频率，实现太赫兹压控振荡器，通过调制参考激光器将微波波形转移至微梳，获得高相干太赫兹载波频率梳。
2024-04-25 physics.app-ph physics.optics
Optical Ranging Using Coherent Kerr Soliton Dual-microcombs with Extended Ambiguity Distance
针对传统微梳测距系统模糊距离短、非实时处理的问题，提出采用相干克尔孤子双微梳与光开关的测距方案，将模糊距离从1.5mm拓展至3.28m，兼容低带宽探测器，为实时测距应用提供支撑。
2023-12-15 physics.app-ph physics.optics
All-Optical Noise Quenching of An Integrated Frequency Comb
本文提出全光克尔诱导同步方法，通过腔孤子与注入参考泵浦激光器的锁相，使集成微梳噪声主要由外部泵浦源决定，从而在小占用面积下实现低噪声，突破了微梳噪声与尺寸的权衡限制。
2025-07-23 physics.app-ph physics.optics
Hybrid-integrated dark-pulse microcombs towards visible light spectrum
利用混合集成技术，在AlGaAs激光器驱动的Si$_3$N$_4$微环谐振腔中实现了780 nm波段暗脉冲，输出低至20 GHz重复率的相干频率梳，为光谱与传感等领域提供了高效紧凑的原子芯片接口。
2025-05-01 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Photonic radio frequency and microwave integration based on a multi-wavelength 49GHz Kerr microcomb source
我们展示了一个基于集成孤子晶体微梳光源的光子射频积分器。通过使用横向结构多播和渐进地延迟输入RF信号，输入RF信号被离散地积分。微梳光源可提供多达81个波长，实现6.8 ns的大积分时间窗口，以及高达84 ps的时间分辨率。我们对各种输入RF信号进行信号积分，包括具有不同时间宽度的高斯脉冲、具有不同时间间隔的双脉冲和方波。实验结果与理论分析吻合较好。这些结果验证了我们的基于微梳的集成器是一种具有竞争力的RF信号集成方法，具有高性能和潜在的低成本和占地面积。
2020-04-17 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast optical circuit switching for data centers using integrated soliton microcombs
当前数据中心内部的网络包括通过光纤和收发器互连的耗电电子分组交换机的层次结构。随着这种电交换网络的扩展接近平台，功率高效的解决方案是实现具有光电路交换（OCS）的扁平网络，而没有电子交换机并且由于服务器之间的直接链路而减少了收发器的数量。利用可调谐激光器和阵列波导光栅路由器是实现OCS的一种很有前途的方法。这样的OCS网络可以提供高带宽和低网络延迟，并且光子集成的可能性导致节能、紧凑和可扩展的光子数据中心网络。为了有效地支持动态数据中心工作负载，在亚纳秒（ns）内切换波长至关重要。在这里，我们展示了基于微梳的超快光子电路交换。采用光子集成氮化硅微梳与半导体光放大器（SOA）相结合，实现了20个以上载流子的亚纳秒（< 500 ps）开关。此外，25-Gbps的非归零（NRZ）和50-Gbps的四电平脉冲幅度调制（PAM-4）突发模式传动系的传输系统。此外，基于片上磷化铟（InP）的SOA和阵列波导光栅（AWG）用于显示sub-ns切换以及25-Gbps NRZ突发模式传输，为未来数据中心提供了一条通往更可扩展和节能的波长切换网络的路径。
2020-10-11 physics.app-ph physics.optics
Sub-milliwatt, widely-tunable coherent microcomb generation with feedback-free operation
微梳通过为时频计量和信息处理提供并行的、相互相干的波长通道而使光电子学发生革命性变化。为了在集成光子系统中实现这一基本功能，希望以简单灵活的方式直接用片上激光器驱动微梳。然而，两个主要的困难阻碍了这一目标：1）产生锁模梳状状态通常需要大量的泵浦功率，以及2）对准激光器和谐振器频率的要求显著地使操作复杂化并且限制了梳状线的可调谐性。在这里，我们解决这些问题，通过使用微谐振器上的AlGaAs绝缘体平台产生暗脉冲微梳。这种高度非线性的平台大大放宽了制造要求，并导致低于1 mW的相干梳产生创纪录的低泵浦功率。暗脉冲微梳促进热控制避免模式交叉访问直接DFB激光泵浦。在没有任何反馈或控制电路的情况下，梳状显示出良好的一致性和稳定性。这种方法还导致所有梳状线的前所未有的宽啁啾范围。我们的工作提供了一种途径，以实现节能，简单和可重构的微梳，可以无缝集成到广泛的光子系统。
2021-12-16 physics.app-ph physics.optics
Optical Kerr soliton microcombs for high bandwidth communications
本文综述光学Kerr孤子微梳在高带宽光纤通信中的发展，介绍锁相、锁模方法及其突破petabit/s的传输能力，并讨论挑战与机遇。
2025-05-15 physics.app-ph physics.optics
Enabling high spectral efficiency coherent superchannel transmission with soliton microcombs
在过去的三十年中，光通信系统的数据速率已经有了五个数量级的提高。数据流量需求的增加和有限的光电子元件带宽导致了在每个发射器中采用数百个独立激光器的最先进系统。考虑到有限的光放大器带宽，焦点现在转移到最大化频谱效率SE。然而，来自相邻激光器的频率抖动导致精确信道波长的不确定性，需要大的保护带以避免灾难性的信道重叠。具有最佳线间距（通常在10-50 GHz左右）的光学频率梳可以克服这些限制并最大化SE。基于微谐振器的孤子频率梳（以下简称微梳）的最新发展为光通信提供了一种紧凑、功率高效的多波长锁相光源。在这里，我们展示了一个基于微梳的通信链路实现国家的最先进的光谱效率，以前只有可能与散装光学系统。与以往的光通信中的微梳相比，我们的微梳具有22.1 GHz的窄线间距。此外，与自由运行激光器相比，它提供了四个数量级更稳定的线间距。光信噪比（OSNR）对于使用现有技术的高阶调制格式的信息编码是足够的。这使我们能够证明传输的12 Tb/s的超级信道的距离范围从一个单一的82公里跨度与SE超过10位/秒/赫兹，到2000公里的SE高于6位/秒/赫兹。这些结果表明，微梳可以达到SE，将成为未来光网络的先锋。
2018-12-22 physics.app-ph physics.optics
Integrated soliton microcombs beyond the turnkey limit
本研究通过引入热可调辅助谐振器，实现了超越即插即用极限的集成孤子微梳，扩展了其频谱范围和可控性。
2025-11-22 physics.optics
Self-sustained microcomb lasing in an integrated hybrid oscillator
本文提出了一种完全集成的混合腔体，实现无需外部驱动的自持微梳激光，具有超紧凑结构和高稳定性能。
2025-12-16 physics.optics
Soliton Microcombs in Integrated Chalcogenide Microresonators
光子集成微梳在光通信、微波合成和光学计量等领域有着广泛的应用，它揭示了腔增强非线性过程下的光耗散孤子模式。微梳的决定性因素在于光子材料平台，这对高非线性和高质量芯片集成能力的材料提出了很高的要求。本文介绍了一种用于非线性光子集成和产生耗散孤子微梳的硫系玻璃--Ge 25 Sb 10 S65（GeSbS）。与现有的集成非线性平台相比，GeSbS具有从可见光到11 μ m范围内更宽的透过率、更强的非线性和更低的热折射系数，并且与CMOS工艺兼容。在这个平台上，我们实现了芯片集成的光学微谐振器的质量（Q）因子超过2 × 10^6，并进行光刻控制的色散工程。特别是，我们证明了一个明亮的孤子为基础的微梳和暗脉冲梳产生在一个单一的微谐振器，在其分离的基本偏振模式的家庭在不同的色散制度。总泵浦功率为10毫瓦级，由微谐振器的高Q因子和高材料非线性决定。我们的研究结果可能有助于非线性光子学领域的高度紧凑和高强度的非线性相互作用的替代材料平台，而在应用方面，有助于在低操作功率的孤子微梳的发展，这是潜在的单片集成光学频率梳。
2022-02-12 physics.optics
Contrasting the relative performance of RF photonic transversal signal processors based on microcombs using discrete components versus integrated devices
本文对比了基于微梳的射频光子横向信号处理器在分立元件与集成器件实现下的性能差异，分析了抽头数及元件非理想响应等因素的影响，并展望了未来改进方向。
2025-01-19 physics.optics
Versatile tuning of Kerr soliton microcombs in crystalline microresonators
基于微谐振器的光学频率梳从高品质因数微谐振器发射，也称为微梳，已经为光学频率梳技术领域开辟了新的视野，包括频率计量、精密传感和光通信。为了扩展微梳在此类应用中的能力，大而可靠的可调性至关重要。在这里，我们展示了宽光谱调谐克尔孤子微梳在一个热控制的晶体微谐振器与泵失谐稳定。构成频率梳的基本元件，即中心频率、重复频率和载波包络偏移频率，分别通过高达-48.8 GHz、-5.85 MHz和-386 MHz进行频谱调谐，从而利用超高Q晶体氟化镁谐振器中的热效应。我们进一步证明了一个3.4倍的增强孤子梳功率产生的热膨胀与温度变化只有28 K通过采用定量分析的光纤到谐振器的耦合效率。
2023-03-02 physics.app-ph physics.optics
Platicon microcomb generation using laser self-injection locking
在过去的十年中，基于微谐振器的频率梳（微梳）的发展取得了重大进展，所述频率梳是在毫米波到微波域中具有重复率的宽带光学频率梳。集成微梳可以使用晶圆级工艺制造，并已应用于许多应用中。这些进展大多是基于在具有反常群速度色散（GVD）的光学微谐振腔中利用耗散克尔孤子（DKS）。然而，微梳也可以使用被称为“暗脉冲”、“开关波”或“格子”的耗散局部化结构用正常GVD生成。重要的是，由于大多数材料具有固有的正常GVD，色散工程的要求是显着放松的Platicon生成。因此，虽然DKS微梳需要特定的设计和制造工艺，但可以使用标准CMOS兼容平台（例如薄膜（即，通常低于300 nm）Si3N4）容易地构建塑料微梳。然而，激光自注入锁定，最近已被用来创建高度紧凑的集成DKS微梳模块尚未被证明为platicons。在这里，我们报告的第一个完全集成的Platicon微梳工作在微波K波段重复率。使用激光自注入锁定的DFB激光器的边缘耦合到Si3N4微谐振器，platicons电启动和稳定地保持，使紧凑的微梳模块，而无需任何复杂的控制。我们进一步描述了Platicon重复频率和泵浦光的相位噪声。自注入锁定platicons的观察有利于未来广泛采用的微梳作为内置块在标准的光子集成架构通过商业代工服务。
2021-07-26 physics.optics
Integrated, ultra-compact high-Q silicon nitride microresonators for low-repetition-rate soliton microcombs
在光子学中的多个相关应用，如频谱高效相干通信、微波合成或天文摄谱仪的校准，将受益于在<50 GHz的重复率下工作的孤子微梳。然而，利用光子集成技术获得低重复率的孤子微梳是一个巨大的挑战。腔体积的扩大导致腔内强度的下降，其只能由品质因数的全面上升来抵消。此外，减少平面集成电路上的微谐振器的占地面积需要跑道设计，这通常导致额外的模态耦合损耗和色散中断，从而防止耗散单孤子状态的产生。在这里，我们报告的色散工程氮化硅微谐振器的子50 GHz孤子微梳的产生。与其他方法相比，我们的器件采用优化的跑道设计，可最大限度地减少与高阶模式的耦合，并将基底面尺寸减少一个数量级，降至约1mm2。统计本征Q值达到1900万，并成功地产生了重复频率为20.5GHz和14.0GHz的孤子微梳。重要的是，制造过程完全是减法，这意味着器件可以直接在Si3N4膜上图案化。这种标准方法便于与其他组件和设备集成。
2021-08-17 physics.optics
Optical linewidth of soliton microcombs
孤子微梳为实现基础研究和技术应用提供了一个通用的平台。为了用作精密计量的频率尺，孤子微梳必须显示宽带相位相干性，其特征在于梳线的光学相位或频率噪声及其相应的光学线宽的参数。在这里，我们分析了在氮化硅高Q值微谐振器中产生的孤子微梳中的光学相位噪声动力学，并表明，由于拉曼自频移或色散波反冲，一些梳线的洛伦兹线宽可以，令人惊讶的是，比泵浦激光窄。这项工作阐明了孤子微梳的相位相干性的物理限制的信息，并说明了一种新的策略，用于产生光谱相干光的芯片。
2022-05-17 physics.optics
Designing and analyzing microwave photonic spectral domain filters based on transversal filtering with optical microcombs
本文基于横向滤波方法对光学微梳微波光子谱域滤波器进行性能分析，研究有限抽头数、实验误差源和输入信号带宽对滤波响应的影响，为滤波器设计与优化提供指导。
2024-08-07 physics.app-ph physics.optics
Dissipative Kerr soliton microcombs for FEC-free optical communications over 100 channels
由于数据业务量的不断增加，对高速和高效的光通信技术的需求已经迅速增长。除了用于核心和城域网的数字相干通信之外，强度调制和直接检测（IM-DD）由于其低延迟，高可靠性和良好的性价比，仍然是内部/内部数据中心中有前途的方案。在这项工作中，我们研究了基于微谐振器的频率梳作为未来IM-DD光学系统的潜在光源，其中应用可能包括用连续激光驱动的微谐振器取代单独的稳定激光器。关于梳状线功率和光谱间隔，我们比较了调制不稳定性梳和孤子微梳，并提供了定量分析方面的电信应用。我们的实验演示在整个C波段上使用总共145条线路实现了误码率（BER）<10^（-9）的无前向纠错（FEC）操作，容量为1.45 Tbps，并揭示了基于孤子微梳的超密集波分复用（WDM）的可能性，其具有简单、具有成本效益的IM-DD方案，以期将来在数据中心中实际使用。
2021-12-20 physics.app-ph physics.optics
Long-Term $10^{-18}$-Level Flexible Stability Transfer with a Hybrid-Locked Kerr Microcomb
Institute of Applied Physics, The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学应用物理研究所）
提出一种支持部分和全光分频的通用片上光时钟架构，采用混合无源-有源方案独立锁定任意两个微梳齿以消除控制环路交叉耦合，实现1e-16的残余相对频率不稳定度，推动集成光时钟走向实际部署。
2026-10-01 physics.app-ph physics.optics
High-efficiency and broadband coherent optical comb generation in integrated X-cut lithium niobate microresonators
本研究针对X切薄膜铌酸锂平台正色散克尔微梳研究空白，通过超低损耗波导与谐振器设计实现高性能新型微梳，为高速低能耗光子电路提供支撑。
2025-07-28 physics.optics
A hybrid integrated dual-microcomb source
双梳干涉测量法基于自外差两个光学频率梳，具有光谱到射频域的相应映射。双梳可实现多种应用，包括计量、具有高信噪比的快速高精度光谱、测距和相干光通信。然而，目前的双频梳系统是为研究应用而设计的，通常依赖于科学设备和笨重的锁模激光器。在这里，我们首次展示了一个完全集成的高能效双微梳源，是电力驱动，并允许交钥匙操作。我们的实现使用商业上可用的组件，包括分布反馈和法布里-珀罗激光二极管，和氮化硅光子电路与微谐振器制造的商业多项目晶圆运行。因此，我们的设备在尺寸、重量、功耗和成本方面都是独一无二的。激光二极管自注入锁定技术放宽了对微谐振腔光谱纯度和Q值的要求，从而可以产生抗热频率漂移的孤子微梳，在mW功率下，泵浦到梳的边带效率高达40%.我们展示了从1400 nm到1700 nm的光谱到射频域的下转换，这对于快速宽带傅立叶光谱学是有价值的，这是以前芯片级器件不可用的。我们的研究结果为进一步集成基于微型微梳的传感器和大批量应用设备铺平了道路，从而开辟了重新定义工业和消费者移动和可穿戴设备和传感器市场的创新产品的前景。
2021-12-14 nlin.PS physics.app-ph physics.optics
Integrated Optical Vortex Microcomb
本研究在III-V族集成非线性微谐振器上实现光学涡旋微梳，将光学涡旋与微梳结合，还生成了时变轨道角动量光脉冲，推动集成非线性与量子光子学发展。
2024-03-10 physics.optics
Hybrid Electro-Optically Modulated Microcombs
基于锁模激光器的光学频率梳已被证明是精密光谱和计量领域广泛应用的宝贵工具。近年来发展了一种在回音壁模式微谐振器（“微梳”）中产生光学频率梳的新原理，这为这些器件的芯片级集成和实验室外使用提供了一条很有前途的途径。目前，已经证明了两个家庭的微梳：电子检测模式间距，可以直接稳定的梳，和宽带梳高达倍频程跨越光谱，但模式间距超过电子检测限。然而，还不可能同时实现这两个关键要求，这对于大多数微梳应用来说是至关重要的。在这里，我们提出了一个关键的步骤，以克服这个问题，通过交错的电光梳的光谱从参量微梳。这使得首次能够直接控制和稳定具有大模间距（>140 GHz）的微梳光谱，而无需额外的锁模激光频率梳。获得的微梳梳间距的剩余1秒不稳定性为10^-15，在140 GHz模间距下微波参考极限绝对不稳定性为10^-12。
2012-11-09 physics.optics
Photonic frequency microcombs based on dissipative Kerr and quadratic cavity solitons
光学频率梳具有精确控制的宽范围谱线，是许多科学突破的关键技术。除了基于锁模激光器的传统实现之外，基于高Q微谐振器中的耗散克尔和二次腔孤子的光子频率微梳在要求紧凑的占地面积、低成本、良好的能量效率、大梳间距和访问非常规光谱区域的应用中已经变得非常宝贵。本文综述了光子频率微梳的最新研究进展，并讨论了如何利用各种现象来提高微梳的性能，使其在光学原子钟、光学频率合成器、精密光谱学、天体光谱仪校准、生物医学成像、光通信、相干测距和量子信息科学等方面具有广泛的应用前景。
2022-12-29 physics.optics
Synthetic-reflection self-injection-locked microcombs
本文提出可编程合成反射，为驱动激光提供注入反馈，从而确定性实现仅处于单孤子状态的自注入锁定微梳，降低微梳操作复杂度并可推广至其他集成光子系统。
2023-06-23 physics.optics
Quantum optics of soliton microcombs
孤子微梳-锁相微腔频率梳-已经成为集成光子学中几种经典技术的基础，包括光谱学，LiDAR和光学计算。尽管预测的多模纠缠横跨梳，孤子微梳的量子光学的实验研究一直难以捉摸。在这项工作中，我们使用二阶光子关联来研究集成碳化硅微谐振器中孤子微梳的量子过程。我们发现，一个稳定的时间晶格的孤子可以隔离的多模低于阈值的高斯态从任何相干光的混合，并预测，所有到所有的纠缠可以实现的状态。我们的工作为基于孤子的多模量子资源开辟了一条道路。
2021-03-18 physics.optics quant-ph
Ultralow-Noise Photonic Microwave Synthesis using a Soliton Microcomb-based Transfer Oscillator
超低噪声微波的合成对于计时、计量、通信和射电天文学都具有科学和技术意义。今天，最低的相位噪声信号是通过使用锁模激光频率梳的光分频获得的。尽管如此，这种技术理想地需要高重复率和紧密的梳状稳定。在这里，具有14 GHz的重复率的孤子微梳是用超稳定的泵浦激光器产生的，并用于导出超低噪声微波参考信号，在1 Hz偏移频率下的绝对相位噪声水平低于-60 dBc/Hz，在10 kHz下的绝对相位噪声水平低于-135 dBc/Hz。这是使用传输振荡器方法实现的，其中自由运行的微梳噪声（经过仔细研究并最小化）通过电子分频和混频的组合被消除。虽然这种原理证明使用辅助梳检测微梳的偏移频率，我们强调了这种方法的前景与未来的自参考集成微梳和电光梳，这将允许超低噪声微波和亚太赫兹信号发生器。
2019-11-26 physics.app-ph physics.optics
Mechanically actuated Kerr soliton microcombs
本研究针对耗散克尔孤子微梳需复杂泵浦激光控制的问题，实现了15 GHz重复频率的机械驱动孤子微梳振荡器，可直接启动、长期稳定孤子且无需泵浦激光可调谐，拓展了其在光钟等领域的应用前景。
2023-06-03 physics.app-ph physics.optics
Vernier Microcombs for Integrated Optical Atomic Clocks
本文提出游标双微梳方案，将871 nm超窄线宽激光分频至约235 MHz，并抑制干涉相位噪声，为芯片级光学原子钟提供关键技术支撑。
2023-09-21 physics.optics
Nanophotonic soliton-based microwave synthesizers
微波光子技术将载波向上移动到光域，以大大减少的分数带宽促进超宽带电子信号的生成和处理，与传统电子产品相比，有可能实现更优越的性能。对于微波光子应用，如滤波器，相干雷达，亚噪声检测，光通信和低噪声微波产生，频率梳是关键的构件。凭借孤子微梳，频率梳现在可以使用CMOS兼容的光子集成电路，低功耗和低噪声工作，并已在系统级的演示。然而，目前开发的光子集成微梳都以显著超出常规电子器件可以检测和处理的重复率操作，从而使其在微波光子学中的用途更加复杂。在这里，我们展示了集成的孤子微梳工作在两个广泛采用的微波波段，X和K波段。这些器件可以在3 dB带宽内产生300多条梳状线，并在10 kHz（1 MHz）偏移频率下产生相位噪声水平低于105 dBc/Hz（140 dBc/Hz）的微波信号，与现代电子微波合成器相当。此外，孤子脉冲流可以被注入锁定到微波信号，从而在与硅基激光器兼容的功率水平（<150 mW）下实现无致动器的重复频率稳定、调谐和微波光谱纯化。我们的研究结果建立光子集成孤子微梳作为可行的集成低噪声微波合成器。此外，低重复率对于未来密集WDM信道生成方案是关键的，并且可以显著降低光子集成频率合成器和原子钟的系统复杂度。
2019-11-25 physics.app-ph physics.optics
Integrated Microcomb-Driven Vortex Electromagnetic Waves for Broadband Forward-looking Sensing
Nanjing Normal University（南京师范大学）；Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；Hohai University（河海大学）
本文提出了一种基于芯片级微梳的微波光子架构，通过生成15种可编程OAM模式的涡旋电磁波，实现了宽带前向传感的高分辨率和高纯度。
2026-03-05 physics.optics
Terahertz wave generation using a soliton microcomb
太赫兹或毫米波频带（300 GHz - 3 THz）在光谱上位于微波和红外线之间，并且在宽带无线通信、用于地球遥感的星载辐射计、天体物理学和成像中的应用引起了极大的兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。在这里，我们提出并证明了稳定的太赫兹波产生使用基于微谐振器的频率梳（微梳）。一个unitravelling-carrier光电二极管（UTC-PD）转换低噪声光孤子脉冲从微梳到太赫兹波在孤子的重复率（331 GHz）。使用自由振荡微梳时，太赫兹信号的阿伦偏差在1 s测量时间为4.5*10^-9，相位噪声在10 kHz（10 MHz）偏移频率下为-72 dBc/Hz（-118 dBc/Hz）。通过将重复频率锁定到内部氢脉泽，在平均时间为1 s和2000 s时，分别获得了9.6*10^-15和1.9*10^-17的环路分数频率稳定度，这受到脉泽参考信号的限制。此外，太赫兹信号被成功地用于执行花生太赫兹成像的原理验证演示。将单片集成的UTC-PD与片上微梳相结合，所展示的技术可以为实验室外应用的芯片级封装中的高度稳定的连续太赫兹波产生提供一条途径。特别是，这样的系统将是有用的高容量无线通信，光谱，成像，遥感和天体物理应用的紧凑型工具。
2019-08-30 physics.app-ph physics.optics
High-speed tunable microwave-rate soliton microcomb
本文提出首个能在高速下调谐重复速率的微波速率 soliton microcomb，通过在铌酸锂微腔集成电光调制元件实现 75 MHz 带宽与 5.0×10^14 Hz/s 调频速率，较现有技术快数个数量级，对微波光子学及频率梳应用意义重大。
2022-08-17 physics.app-ph physics.optics
Microresonator-referenced soliton microcombs with zeptosecond-level timing noise
本文提出基于微谐振器频率参考与Si₃N₄孤子微梳的紧凑型光学分频系统，生成25 GHz低噪声微波并验证其在受扰通信中的优势。
2024-01-23 physics.app-ph 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
High-Q Si3N4 microresonators based on a subtractive processing for Kerr nonlinear optics
微谐振器频率梳（微梳）在频率合成和测量中有着新的应用，从高速激光测距到相干光通信。决定微梳性能的一个关键参数是微谐振器的光学品质因数（Q）。在诸如氮化硅（Si3N4）的平面结构中制造的微谐振器允许色散工程以及将微梳与其他光子器件单片集成的可能性。然而，色散工程所需的相对大的折射率对比度和严格的光学限制使得使用标准的减法处理方法获得Qs > 10 000 000的Si3N4微谐振器具有挑战性。在这项工作中，我们实现了超光滑的氮化硅微谐振器，其平均固有Q值约为1100万。横截面的几何形状可以精确地设计在电信频段，以实现正常或异常的色散，我们演示了锁模暗脉冲克尔梳以及孤子微梳的产生。这样的高Q值使我们能够产生光可检测的重复率，在这里首次证明了使用减法处理方法制造的氮化硅微谐振器的孤子微梳。这些结果增强了微梳与高性能光子器件，如窄线宽外腔二极管激光器，超窄滤波器和解复用器的共集成的可能性。
2019-09-23 physics.app-ph physics.optics
Rhythmic soliton interactions for integrated dual-microcomb spectroscopy
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instruments, Tsinghua University（清华大学精密测试技术与仪器国家重点实验室，精密仪器系）；International Quantum Academy（国际量子学院）；Department of Optics and Optical Engineering, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学光学与光学工程系）；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）
该研究通过集成硅氮化物微谐振器生成相锁定的反向传播孤立子，展示了其在双梳光谱学中的应用潜力，解决了同步测量难题并实现了高被动相干的光子集成光谱仪。
2024-02-13 physics.optics
Silicon carbide soliton microcomb generation for narrow-grid optical communications
该研究首次在集成4H-SiC平台上实现100 GHz低功耗孤子微梳，为窄栅格波分复用光通信提供替代多激光器的高效光源方案。
2024-02-28 physics.optics
Millimetre-Wave Comb Generated by an Optical Microcomb
Loughborough University（拉夫堡大学）；University of Sussex（萨塞克斯大学）
本研究提出了一种基于光学微梳的毫米波基带梳源，实现了超低相位噪声和高相干性的微波生成，支持无需时间对准的时间域光谱学，并通过多孤子操作模式实现微波输出的谱调制。
2025-12-04 physics.optics
Photonic RF channelizer based on a 90 wavelength optical soliton crystal 49GHz Kerr microcomb
我们报告了一个宽带射频（RF）信道化器与多达92个通道使用一个相干的微梳源。利用49 GHz微环谐振器（MRR）产生的孤子晶体微梳作为多波长光源。由于其超低的梳齿间距，在C波段可使用多达92个波长，从而产生宽的工作带宽。另一个高Q MRR被用作无源光学周期滤波器，以121.4MHz的高分辨率对RF频谱进行切片。我们通过实验实现了8.08 GHz的瞬时RF工作带宽，并通过热调谐验证高达17.55 GHz的RF信道化。我们的方法是朝着单片集成光子RF接收机迈出的重要一步，具有降低的复杂性，尺寸和前所未有的性能，这对于从宽带模拟信号处理到数字兼容信号检测的广泛RF应用非常重要。
2020-04-20 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Integrated vortex soliton microcombs
频率和轨道角动量（OAM）是光的独立物理性质，两者都提供了无限的自由度。然而，创建、处理和检测高维OAM状态一直是一项关键且持久的任务，因为所需光学系统的复杂性随着OAM维度急剧增加。另一方面，成熟的工具箱--如光学频率梳--已经在频域中开发出来，用于具有良好保真度的并行测量。在这里，我们将两个维度关联成光子芯片上的等距梳状结构。在非线性微谐振器中形成的耗散光孤子通过刻角光栅发射，每个梳状线携带不同的OAM。OAM和频率之间的这种一一对应关系表现出超过18.5 dB的最先进的消光比，从而实现光学涡旋的精确光谱学。所展示的涡旋孤子微梳提供了在空间和频率域中复用的相干光源，具有建立高维结构光的新工作方式的潜力。
2022-12-15 physics.optics
Optical-frequency measurements with a Kerr-microcomb and photonic-chip supercontinuum
在克尔微谐振器中形成的耗散孤子可以实现用于精密光学计量的芯片级频率梳。在这里，我们探索创建一个倍频程跨度，15 GHz的重复率微梳适合在近红外的f-2f自参考和光频比较。这是通过一个简单而可靠的方法来确定性地产生，并随后频率稳定，孤子脉冲序列中的硅盘谐振器。高效的氮化硅波导可提供跨越700至2100 nm的超连续谱，实现偏移频率稳定和光频测量，每模>100 nW。我们证明了稳定的梳通过执行微梳介导的比较两个超稳定的光学参考腔。
2017-10-08 physics.ins-det physics.optics
Integrated Architecture for the Automated Generation and Coil Stabilization of a PZT-Enabled Microcomb
本文提出一种集成架构，利用单个激光器和单点电子控制结合 PZT 执行器与线圈谐振器，实现氮化硅微梳的自动化孤子生成与稳定，显著简化系统并展示低相位噪声性能。
2025-07-22 physics.optics
Communication-ready high-power soliton microcombs in highly-dispersive Fabry-Perot-microresonators
本研究提出了一种高功率soliton微梳平台，通过高色散设计实现每线毫瓦级功率，可直接应用于高速相干通信系统。
2025-12-02 physics.optics
Stable gigahertz- and mmWave-repetition-rate soliton microcombs on X-cut lithium niobate
针对X切TFLN因拉曼、各向异性和光折变效应难以产生孤子微梳的问题，本文实现约26 GHz至0.156 THz重复频率且长期稳定的单片孤子微梳。
2025-03-14 physics.optics
Optical Kerr soliton crystal microcomb source for RF photonic fractional differentiation
报道了一种基于集成克尔微梳光源的光子射频分数阶微分器。微梳源具有49 GHz的自由光谱范围（FSR），产生大量的梳状线，作为高性能的多波长源的微分器。通过编程和成形的梳状线，根据计算出的抽头权重，任意分数阶范围从0.15到0.90，实现了宽的RF工作带宽为15.49 GHz。我们的实验特征的频域RF幅度和相位响应，以及与高斯脉冲输入的时间响应。实验结果与理论吻合良好，证实了我们的方法对高性能分数微分器具有宽的处理带宽，高可重构性，并可能大大降低尺寸和成本的有效性。
2020-01-08 physics.app-ph physics.optics
