使用超高Q值片上谐振器的中红外布里渊激光器

超高Q值光学谐振器通过有效利用非线性现象提供有用的功能,推动了片上光子学的最新进展。虽然这些主要集中在近红外区域的突破性进展已将兴趣扩展到对监测和操纵分子具有重要意义的长波长,但该区域缺乏超高Q值谐振器仍然是一个重大挑战。在这里,我们开发了Q因子高达3800万的片上微谐振器,比先前的中红外记录高出30倍以上。采用创新的制造技术,包括在材料沉积过程中自发形成的光导几何结构,具有内部多层结构的谐振器在单腔室内无缝制造并用硫系玻璃钝化。我们对主要损耗因素,特别是空气传播化学吸收,进行了深入研究,并通过广泛优化谐振器几何结构和制造工艺来减轻这些损耗。这使我们能够利用双纯化硫系玻璃源所提供的基本损耗性能,正如在其光纤形态中所证明的那样。利用这种超高Q值谐振器,我们首次在中红外区域成功展示了片上布里渊激射,其阈值为 91.9 $\mu$W,理论 Schawlow-Townes 线宽为 83.45 Hz,远超载波相位噪声。我们的结果展示了腔增强光学非线性在片上中红外光子学中的有效集成。