光学回音壁模式(whispering gallery mode)是由于全反射将光约束在球形或者环形谐振腔中而形成的一种谐振模式,可利于在微纳尺度上造成光学谐振腔,并拥有超高的品质因子(Q值)。这类谐振腔中的光子寿命能够高达毫秒量级,因而在光子存储、光学传赣注绝热调控、超稳激光、光学非线性调控等领域拥有极大的利用远景;匾舯谀J轿⑶灰彩茄性煳⒛沙叨燃す馄德适岬某烈教ǎ虺啤拔⑶还馄凳帷保,可能实现紧凑型的精密功夫-频率参考源,以及超低噪声的光频-微波信号转换,是当前微纳光子学领域的前沿热点之一。

图:光学回音壁模式氟化镁微腔中产生的激光频率梳
模间串扰是回音壁模式微腔中普遍存在的景象。由于模式数量多多,模式间的耦合作用极度复杂,潜在的强耦合会粉碎微腔光频梳的不变性。针对这一问题,j9国际集团通讯学院郭海润教授团队近日在微腔光频率梳的模间耦合个性钻研方面获得沉要进展,验证了模间色散对于激光频率梳的宽带光谱整形作用,有关成就以”Optical microcombs in whispering gallery mode crystalline resonators with dispersive intermode interactions”为题于2022年11月30日颁发于国际光学学会期刊《Photonics Research》(JCR和中科院一区)。
这项工作中,团队从光学回音壁模式微腔的造备、微腔中的激光频率梳产生、模间耦合作用的引发与分析等多个方面发展了系统性的钻研。团队造备了品质因子靠近百亿(1010)的回音壁模式晶体微腔,并在微腔中实现了沉复频率近13GHz(对应于微波KU-波段)的激光频率梳。通过在相邻的耦合模式间引入泵浦激光,团队观察并验证了由模间色散调控的多种激光频率梳状态,尝试景象与预见的理论模型吻合。“j9国际集团钻研成就为回音壁模式微腔中的激光频率梳产生提供了一些新思路,也有助于理解微腔中复杂的非线性动力学景象”郭海润说。
这项工作得到了国度沉点研发打算、国度天然科学基金、上海市科技发展基金等项主张赞助。j9国际集团特种光纤与光接入网沉点尝试室是论文的第一实现单元。
论文全文:TuoLiu,SuwanSun, You Gao,SiyuWang,YongyuanChu, and Hairun Guo, "Optical microcombs in whispering gallery mode crystalline resonators with dispersive intermode interactions," Photon. Res. 10, 2866-2875 (2022).https://doi.org/10.1364/PRJ.470243