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通过耗散耦合凝聚体中的极限环产生微频梳

DOI：10.1103/PhysRevB.101.085302 期刊：Physical Review B 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 自持振荡（极限环）是高维相空间非线性动力系统特有的基本现象，它能帮助理解自然、社会及工程系统中广泛的循环过程。我们发现约瑟夫森耦合破缺后，耦合极化激元腔中会形成极限环并产生频率梳发射。这种极限环与约瑟夫森耦合的破坏，均源于强极化激元间相互作用与腔耦合耗散效应的共同作用。由此产生的凝聚体非线性动力学特征表现为：两凝聚体间不对称的粒子数分布、非平庸的平均相位差，以及振幅和相位的周期性调制——后者体现为新等间距频率成分的相干发射。该发射光谱虽类似微频率梳，但其产生机制与现有频率梳存在本质差异，且能在远低于常规半导体激光阈值的功率输入下实现非共振激发。梳齿间距由相互作用强度与耦合强度决定，最高可调至太赫兹量级。本研究确立了耦合极化激元腔作为研究丰富非线性动力学现象的实验平台。
作者： Seonghoon Kim，Yuri G. Rubo，Timothy C. H. Liew，Sebastian Brodbeck，Christian Schneider，Sven H?fling，Hui Deng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究耦合极化激元腔中极限环的出现及其作为频率梳发射的表现。

研究成果

该研究表明，在耗散耦合的非线性极化激元凝聚体中会形成极限环振荡，其特征表现为：产生等间距的新频率分量、g(1)(τ)函数中的相干性复苏、实空间与傅里叶空间的非对称分布，以及既非零也非π的非平庸相对相位。这些发现确立了耦合极化激元腔作为研究丰富非线性动力学现象的平台，并为非共振泵浦的低功耗微频梳或太赫兹波源提供了潜在应用方向。

研究不足

该研究的局限性在于需要较大的现场相互作用α ? μ来产生极限环，这可以通过对异常点（EPs）的紧密约束来实现。此外，耗散耦合率γ估计约为腔衰减率的十分之一，这在某些条件下可能会限制极限环态的可观测性。

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