奇异点激光器的动态增益与频率梳形成
光学
2024-10-08 v2
摘要
奇异点（EPs）——非厄米系统参数空间中的奇点，两个邻近本征模在此合并——具有独特性质，可用于灵敏度增强与手性发射等。现有 EP 激光器的实现均基于增益介质中的静态布居。通过分析全波 Maxwell–Bloch 方程，我们在此表明，在足够接近 EP 运行的激光器中，非线性增益会在泵浦阈值以上自发诱导多谱多模不稳定性，从而启动振荡的粒子数反转并产生频率梳。梳生成的效率因 EP 附近模的光谱简并与空间合并而增强。这种“EP 梳”具有宽可调重复频率，无需外部调制器或连续波泵浦即可自启动，并可用超紧凑尺寸实现。我们发展了带振荡反转的 Maxwell–Bloch 方程的精确解，将 EP 梳的所有时空特性描述为极限环。我们在 5-\textmu m 长的增益-损耗耦合 AlGaAs 腔中数值说明了该现象，并将 EP 梳重复频率从 20 调至 27~GHz。本工作对非厄米性、非线性与增益介质动力学相互作用所产生的丰富激光行为提供了严格的时空描述。
引用
@article{arxiv.2310.14643,
title = {Dynamic gain and frequency comb formation in exceptional-point lasers},
author = {Xingwei Gao and Hao He and Scott Sobolewski and Alexander Cerjan and Chia Wei Hsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.14643},
year = {2024}
}