基于微谐振器的耗散克尔孤子DKS光频梳OFC

基于光频梳optical-frequency combs (OFCs)，可以将稳定的光学参考激光器的相位相干分频到微波域。基于光频梳OFC的时钟装置，将一个梳齿锁定到参考激光器，该激光器通常利用主动伺服，以探测稳定的原子跃迁，这增加了现场时钟应用OFC光子和电子集成的复杂性。 近日，美国国家标准与技术研究院NIST/马里兰国立大学(University of Maryland) Grégory Moille，Kartik Srinivasan等，在Nature上发文，证明了克尔非线性，可以实现基于微谐振器的耗散克尔孤子dissipative Kerr soliton (DKS) 光频梳OFC与外部注入的参考激光的无源、无电子同步。 还提出了理论模型，以解释这种克尔诱导同步Kerr-induced synchronization (KIS)，这非常接近基于芯片集成的氮化硅微环谐振器的实验结果。一旦同步，参考激光器捕获光频梳OFC梳齿，使得调谐其频率，提供对光频梳OFC重复率的直接外部控制。 研究还表明，重复率的稳定性，通过期望的分频因子与参考激光器的重复率的稳定性相联系。最后，跨倍频程耗散克尔孤子DKS的克尔诱导同步KIS，表现出了相反色散波的增强，与理论模型一致，并提升了自参考和访问光频梳OFC载波-包络偏移频率。 Kerr-induced synchronization of a cavity soliton to an optical reference.  克尔诱导同步的腔孤子与光学参考校正。  

图1: 钟表机构概念。

图2: 克尔诱导同步Kerr-induced synchronizationKIS的相位锁定。

图3: 同步的实验演示。

图4:仅用参考泵控制耗散克尔孤子dissipative Kerr soliton，DKS重复率。

图5: 在被动同步条件，时钟操作验证。

图6: 载波包络偏移carrier–envelope offset，CEO检测改进：自平衡和较大二次谐波second-harmonic generation，SHG功率。

审核编辑：黄飞