快梳与慢梳：有源腔的非绝热平均场理论

基于有源腔的集成频率梳在广泛的应用中备受关注。对这些腔的一种优雅描述基于平均场理论，该理论将在一个往返过程中发生的内部动力学效应进行平均。基于具有慢增益动力学介质的激光器可以通过求解多次往返过程中的粒子数来描述，而基于快增益介质的激光器则可以通过绝热消除来描述。然而，大多数增益介质实际上同时具有快分量和慢分量，并且通常归因于快增益介质的效应已知甚至在较慢的增益介质中也会出现。在这里，我们开发了一种基于算符的平均场理论，该理论非绝热地描述了双向有源腔的动力学，包括快和慢动力学。它基于第一性原理，半精确地替代了 Maxwell-Bloch 方程，但足够灵活以适应非平凡的线型和粒子数动力学。作为示例，我们使用这种形式体系建立了对频率调制梳形成的额外约束。我们的结果具有普遍性，适用于任何双向或单向有源腔，因此可以推广到基本上任何芯片级激光器。