中国科大在腔光力系统中实现多种非线性效应调控的频率梳

中国科年夜郭光灿院士团队正在腔光力体系研究方面取患上新进展。该团队的董春华传授研究组经由过程光子与声子彼此作用,正在腔光力体系中完成了多种非线性效应调控的频次梳。该研究结果于2024年4月19日颁发正在国际学术期刊《Physics Review Letters》。频次梳,即频次域上具备匀称距离的相关谱图,正在频次器量学、原子钟、光学测距与光通信、天文光谱校准、低噪声微波源、量子纠缠态等范畴中揭示出了广漠的使用远景。然而,具有高梳齿密度的微腔克尔频次梳尺寸凡是正在毫米量级,怎样完成具备更小尺寸、更小分量以及更低功耗的可集成低反复频次光频梳仍有待研究。图1:(a-b)光力晶体微腔和腔内的光学模式以及机器模式;(c)微腔内光力频次梳发生的道理示用意。针对这一迷信问题,研究团队基于硅光声晶体,哄骗光力彼此作用等多种非线性效应,如图1所示,为发生以及调控频次梳供给了一个可选的解决方案。腔光力学频次梳的反复频次依赖于机器振动频次,可以正在超小尺寸(约600 nm * 15 um)的器件中完成低反复频次,如图2所示。为了普及频梳宽度与梳齿密度,没有同频次的声子激光需求正在体系中被同时引发。为此,研究团队制备了高

  中国科年夜郭光灿院士团队正在腔光力体系研究方面取患上新进展。该团队的董春华传授研究组经由过程光子与声子彼此作用,正在腔光力体系中完成了多种非线性效应调控的频次梳。该研究结果于2024年4月19日颁发正在国际学术期刊《Physics Review Letters》。

  频次梳,即频次域上具备匀称距离的相关谱图,正在频次器量学、原子钟、光学测距与光通信、天文光谱校准、低噪声微波源、量子纠缠态等范畴中揭示出了广漠的使用远景。然而,具有高梳齿密度的微腔克尔频次梳尺寸凡是正在毫米量级,怎样完成具备更小尺寸、更小分量以及更低功耗的可集成低反复频次光频梳仍有待研究。

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  图1:(a-b)光力晶体微腔和腔内的光学模式以及机器模式;(c)微腔内光力频次梳发生的道理示用意。

  针对这一迷信问题,研究团队基于硅光声晶体,哄骗光力彼此作用等多种非线性效应,如图1所示,为发生以及调控频次梳供给了一个可选的解决方案。腔光力学频次梳的反复频次依赖于机器振动频次,可以正在超小尺寸(约600 nm * 15 um)的器件中完成低反复频次,如图2所示。为了普及频梳宽度与梳齿密度,没有同频次的声子激光需求正在体系中被同时引发。为此,研究团队制备了高质量的光力晶体微腔,提出并完成了无内部调制的多模声子激光,为腔光力体系中光力频次梳的研究奠基了根蒂根基。此外,研究团队将自脉冲引入到体系中,演示了自脉冲与蜿蜒机器模式彼此作用下的一系列静态演变,如分数锁频、声子激光状况切换、和自脉冲充任模间准弗洛凯调制的准三模声子激光状况。

  研究团队经由过程上述研究,展示了具备凌驾260根梳齿、反复频次低至30MHz的频次梳。而且,该频次梳可以经由过程自脉冲效应调控到没有同的事情状况,如图2所示。该事情证实了正在腔光力学频次梳的发生以及调控中哄骗多种非线性效应的有用性,为传感、按时以及计量等使用供给了一种新型的腔光力学频次梳。

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  图2:三种典型的光力频次梳。(a-c)划分为三种频次梳状况的功率谱;(d-f)划分对应(a-c)中频次梳正在5.3 GHz相近的功率谱线,展示反复频次划分为90.17 MHz、90.17/3MHz、 和77.19/2 MHz。(g-i)划分为对应的时域振荡旌旗灯号。

  汪昱、张劢为该论文的配合第一作者,沈镇、董春华为该论文的通信作者。上述研究获得了科技部重点研发规划、中国迷信院、国度天然迷信基金委、量子信息与量子科技前沿协同立异中间等单元的撑持。

附论文链接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.163603