利用非线性耦合器突破耗散克尔孤子的效率限制

耗散克尔孤子（DKS）为相干频率梳光源提供了一种紧凑的解决方案，并具有巨大的应用潜力，但在连续波激光驱动时长期受困于较低的能量转换效率。本文提供了一种解决该挑战的通用方法。通过在广义理论框架中推导多模非线性光学系统的临界耦合条件，揭示了 DKS 传统泵浦方法的两个效率限制：有效耦合率过小且依赖于功率。提出利用非线性耦合器通过非线性能量转换过程间接维持 DKS，实现对 DKS 的功率自适应有效耦合率，并匹配系统的总耗散率，从而有望实现近统一的功率转换效率。例如，对于采用二次谐波产生非线性耦合器的氮化铝微环，预测转换效率超过 $90\:\%$。该用于高效产生 DKS 的非线性耦合器方法在实验上可行，因其机制适用于包括拉曼和布里渊散射在内的多种非线性过程，从而为微孤子走向实际应用铺平了道路。