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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)- 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)- 自修复动态可控微梳

DOI:10.1109/cleoe-eqec.2019.8872905 出版年份:2019 更新时间:2025-09-12 10:27:22
摘要: 基于微谐振器的频率梳(或称微梳)近年来因其诸多潜在应用(如高速通信系统、光谱学和超快光学时钟)而备受关注。大多数微梳系统基于激光泵浦光学参量振荡,通常不具备自启动能力,需要通过智能控制实施精确的预热策略。另一种微梳方案是滤波驱动四波混频(FD-FWM)激光器,其核心是在主放大光纤腔中嵌套非线性微谐振器。虽然该系统已实现自启动运行,但稳定工作通常要求主腔最小自由光谱范围(FSR)与微谐振器品质因数保持严格关系。采用更长主腔光纤长度(虽能带来增益更大等优势)会导致不可恢复的不稳定状态——即由每个微谐振器共振内存在多个振荡主腔模式引发的超模不稳定性。本文报道图1(a)所示的新型三腔微梳方案,该方案能自发修复FD-FWM激光器中的不稳定状态。其核心原理是通过附加短环光纤腔引入腔内周期性相位变化(该腔体实质充当低Q值全通线性滤波器),从而在主腔环路相邻模式间形成非均匀频率间隔,削弱四波混频耦合效应。与标准FD-FWM方案显著不同的是,本系统对更窄的主腔模式间距具有更强耐受性。实验案例中主腔总光纤长度固定为20米(对应7.5 MHz FSR,比微谐振器带宽~120MHz低一个数量级以上),若无附加短环光纤腔,该FSR在任何泵浦条件下均极不稳定。图1(b)-(j)展示了参数优化后的稳定锁模状态实例:图1(b)-(d)的光谱、强度自相关迹及射频谱显示微梳具有高稳定性(自相关迹背景低且射频谱平坦)。通过频率梳辅助光谱技术精确表征了微谐振器、附加全通谐振器滤波器的共振峰及振荡梳线位置(图1(e)-(g))。腔内光谱表明:尽管主腔模式密度很高,但每个微谐振器共振内仅存在单一纵模激射。分析证实引入的周期性光谱相位调制主导了振荡模式的产生。
作者: Hualong Bao,Juan Sebastian Totero Gongora,Maxwell Rowley,Sai T. Chu,Brent E. Little,Roberto Morandotti,David J Moss,Marco Peccianti,Alessia Pasquazi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究一种基于三腔设计的新型微梳方案,该方案展现出在FD-FWM激光器中自发恢复一组不稳定状态的能力。

基于三腔设计的新型微梳方案展现出FD-FWM激光器中不稳定状态自发恢复的能力,具有高稳定性且能容忍主腔模更窄的间距。该方法为高速通信系统和光谱学应用开辟了新可能。

该研究的局限性在于三腔设计的特定配置以及固定的主腔光纤长度,这可能并非适用于所有应用场景。

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