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oe1(光电查) - 科学论文

18 条数据
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  • 耦合孤子克尔频率梳中阿诺德舌的观测

    摘要： 我们展示了基于双腔孤子克尔频率梳耦合系统中的多种同步机制，包括次谐波、谐波及谐波比同步现象，并通过阿诺德舌结构揭示了耦合微腔的动力学特性——这种结构在非线性动力系统中普遍存在?；隈詈螸ugiato-Lefever方程的数值模拟与实验结果高度吻合。本研究表明克尔频率梳能在宽频梳间距范围内实现灵活同步，该成果可应用于时频计量、光谱分析、微波光子学、光通信及天文观测等领域。

    关键词： 同步、非线性动力学、阿诺德舌、克尔频率梳、微谐振器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 克尔微腔中啁啾光脉冲驱动的确定性单孤子产生

    摘要： 与平滑克尔梳对应的确定性单孤子在应用中更受青睐。然而，在连续波（c.w.）驱动的微谐振器（MRR）中，精确快速控制、随机孤子数量及低转换效率是重大挑战。本文表明，啁啾光脉冲驱动的MRR能有效克服这些问题。当啁啾参数大于阈值并配合合适的最终泵浦相位失谐时，可产生确定性单孤子。超过阈值后，啁啾参数和脉冲持续时间对孤子峰值功率及带宽无显著影响，表明驱动脉冲具有灵活选择空间。但孤子峰值功率和带宽可通过最终失谐量简单调控。

    关键词： 啁啾光脉冲、克尔梳、微谐振器、确定性单孤子产生

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [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）- 微谐振器中激光腔孤子的观测

    摘要： 基于微腔谐振器的光学频率梳（又称"微梳"）已具备实现与其体器件相当的全部功能，同时保持集成化尺寸[1]。该技术在光谱学、通信、微波光子学、频率合成、光学测距、量子光源及计量学领域取得重大突破。近期实验实现的时域腔孤子[2,3]尤为重要——微腔中的时域腔孤子可由著名的Lugiato-Lefever方程描述。目前这类自局域波形成于强辐射背景之上（通常占总功率95%[4]），且需对外部驱动激光进行主动控制（这一复杂过程限制了重复频率等基础参数的选择）?？⒓蛞追椒ɡ吹骺睾筒咝ё跃钟蚵龀澹俏⑹嶙呦蚴笛槭彝夤惴河τ秘酱饩龅暮诵奶粽?。 本研究报道了微梳激光腔孤子的发现——这类本质无背景的腔孤子具有最高效率。激光腔孤子曾推动其他系统（如高效半导体激光器[5]）的重大突破。通过融合其特性与微腔及多模系统物理原理，我们为微腔中自局域光脉冲的产生、稳定与控制提供了全新范式。本设计受滤波驱动四波混频方案启发[6]，该方案基于嵌套于大光纤环腔内的非线性微腔。我们实现了平均功率比现有最先进孤子微梳低一个数量级以上的50纳米宽孤子梳[1]。尤为重要的是，与基于被动Lugiato-Lefever系统的时域腔孤子截然不同，我们的明亮激光腔孤子无背景噪声，模式效率[4]超过75%（传统方法实现的明亮孤子通常仅1%-5%）。此外，无需主动控制即可将重复频率调谐至兆赫兹量级以上。

    关键词： 卢吉亚托-勒费弗方程、光学频率梳、微梳、微谐振器、激光腔孤子

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019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) - 克尔微谐振器中暗孤子的开关动力学

    摘要： 耗散克尔孤子（DKS）是光学谐振腔中由色散与克尔效应、线性损耗与参量增益双重平衡产生的局域化结构[1]。其周期性特征对应频率梳。DKS可在高Q值微腔中产生，应用于从相干通信到精密频率合成等诸多领域[1]。现有DKS研究多聚焦于反常色散区工作的微腔——该区域波形对应亮孤子脉冲。而正常色散区同样能形成相干微腔梳[2]，其时域波形表现为局域化暗脉冲结构，可解释为连续波泵浦克尔谐振腔中双稳态曲线两分支间相互锁定的切换波[2,3]。每个切换波均以振荡行为连接两分支。这类克尔梳因展现出异常高的功率转换效率[4,5]具有重要应用价值，但其物理动力学机制尚未明晰。本研究报道了暗脉冲克尔梳确定性切换现象的发现：切换波间出现的振荡次数可实现单次增减调控。观测到的切换动力学与反常色散微腔中亮时间孤子的切换行为具有惊人相似性[6]，表明暗脉冲克尔梳源于腔内循环暗孤子间的复杂相互作用。

    关键词： 微谐振器、开关动力学、暗脉冲克尔梳、耗散克尔孤子

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 高Q值硅微谐振器的设计与制备

    摘要： 我们在绝缘体上硅（SOI）平台上设计并制备了两种不同的高Q值微谐振器。这两种器件结构分别是非同心微环谐振器（MRR）和带有脊形波导的微盘谐振器（MDR）。理论分析和实验验证表明，单次往返的本征功率损耗得以降低，从而提高了Q值。分别实现了最高8×10?和1.9×10?的Q值。

    关键词： 绝缘体上硅平台、微谐振器、高Q因子

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 具有单分子灵敏度和选择性的石墨烯增强型谐振腔内生化检测

    摘要： 部分还原氧化石墨烯（prGO）内涂层及光纤校准的法布里-珀罗染料谐振腔用于生化检测时，可实现功能化FRET增益辅助与模间外差干涉，从而获得对多巴胺、尼古丁及单链DNA的单分子灵敏度。

    关键词： 生化检测、光纤传感器、石墨烯、微谐振器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 非中心对称光学微腔中的频率梳产生与转换

    摘要： 光学频率梳已成为光学精密测量的关键技术[1]，在宽带高分辨率分子光谱学领域具有巨大潜力[2]，并有望推动未来光钟的发展[3]。对于低功耗、紧凑型和移动应用场景，高重复频率梳状光源（如连续波泵浦克尔梳[4]和基于三阶非线性的孤子频率梳[5]）展现出独特优势。目前这类频率梳大多工作在1550纳米附近的近红外波段，主要受材料色散特性限制。然而从天文光谱学到光钟量子物理，再到分子传感等诸多应用领域，都需要工作在紫外（UV）、可见光（VIS）和中红外（MIR）波段的频率梳[3,6-8]。本文提出了实现该目标的多种技术路径：首先采用具有二阶非线性的同步泵浦高Q值回音壁模式谐振腔，通过工程化准相位匹配结构，将21GHz高重复频率近红外频率梳同步转换为可见光与紫外波段（图1(a)）；进一步通过简并光学参量振荡（OPO）可产生原始梳状光源的中红外次谐波，非简并OPO更能实现波长可调的信号光梳与闲频光梳。这些成果为构建单微谐振腔内横跨紫外、可见光、近红外和中红外波段的相位相干频率梳链路奠定了基础，有望实现无需倍频程光谱（如3f-4f干涉仪）的低功耗自参考频率梳。此外，我们还展示了基于少模光学微谐振腔二阶非线性的频率梳初步成果（图1(b)），这类梳状光源不仅能拓展至非近红外波段，更具备克尔微梳难以实现的快速电光调谐优势。

    关键词： 光学频率梳、非线性光学、微谐振器、频率转换

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [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

    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。

    关键词： 滤波驱动四波混频、微腔梳、频率梳、光学参量振荡、微谐振器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC） - 利用克尔非互易性实现微谐振腔全光开关

    摘要： 光子电路正作为一种可行的传统电子电路替代方案得到推广。电光调制器（EOM）因其结构简单、响应快速，目前被用作电信领域的开关器件，但其工作依赖电驱动。学界已提出多种实现全光开关的方案，例如通过输入种子光控制激射方向的环形激光器，但这些器件仍需额外的电泵浦或光泵浦。另一种方案是利用非线性谐振腔共振频率随输入功率的变化特性——半导体谐振腔通过双光子吸收产生载流子实现非线性效应，介质谐振腔则基于克尔效应，这类方案已获成功验证。然而该方案要求输入功率必须处于较窄范围且与腔体共振存在特定失谐量，同时高循环功率会导致腔体热漂移问题。我们展示了一种工作于克尔效应不同机制的器件：其双稳态特性源于交叉相位调制与自相位调制对折射率变化（Δni ∝ n2(Ii + 2 I j)，其中i,j代表两个可能方向[1,2]）的双重贡献。当输入功率超过阈值Pth时，特定频率的光只能在谐振腔内单向循环，且两个对应状态间的切换呈现滞后效应。该工作模式可在更宽的输入功率范围（Pth至约5Pth）实现，借助热锁定技术[3]，激光频率漂移量可达10 GHz左右。

    关键词： 克尔非互易性、微谐振器、光子电路、全光开关

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [IEEE 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）- 微谐振器中暗脉冲克尔梳的热腔光谱学研究

    摘要： 克尔频率梳是通过高Q值微谐振器中的级联四波混频效应产生的[1]。这类器件采用连续波激光泵浦，其初始梳齿的产生源于调制不稳定性（MI）。由于调制不稳定性相位匹配条件在反常色散区更易满足，目前多数克尔频率梳研究都聚焦于反常色散微谐振器。然而正常色散区同样能产生相干微谐振器频率梳——这类梳状结构通过微谐振器横向模式间的模式耦合实现相位匹配[2]。其中特别引人注目的是工作于正常色散区的暗脉冲克尔频率梳[3]：该频率梳的时域脉冲表现为连接连续波驱动克尔腔双稳态曲线上下同质稳态解的互锁开关波[见图(a)][3]。这类梳状结构极具研究价值，因为多数适用于微谐振器制造的非线性材料在可见光及近红外波段均呈现正常色散特性。此外相比亮孤子频率梳，它们具有更高的功率转换效率，这对通信领域尤为重要[4]。但目前暗脉冲梳的形成机制及其动力学特性仍鲜为人知。本研究通过测量泵浦激光调谐至共振时的系统响应，深入揭示了此类频率梳的形成机理：我们发现暗脉冲克尔频率梳的形成与额外共振峰的出现相关（该现象与近期反常色散区亮时域孤子的观测结果高度相似[5]），并基于克尔腔两个同质稳态解引发的交叉相位调制（XPM）效应对此进行了理论阐释。

    关键词： 暗脉冲克尔梳、微谐振器、正常色散区、克尔频率梳、电信

    更新于2025-09-12 10:27:22