集成碳化硅平台中的高效拉曼激光与拉曼-克尔相互作用

在低损耗微谐振腔中实现受激拉曼散射可产生拉曼激光。本文首次报道了在集成碳化硅平台上实现功率效率 $>50\%$ 的高效拉曼激光器。通过微调 43-$\mu$m 半径碳化硅微谐振腔的自由光谱范围（FSR），将对应于主导拉曼位移 $777\ \text{cm}^{-1}$（$23.3$ THz）的斯托克斯谐振对齐至拉曼增益谱中心，从而实现 $2.5$ mW 的低功率阈值。峰值拉曼增益系数在 1550 nm 波段估计为 ($0.75 \pm 0.15) \ \text{cm}/\text{GW}$，近似半高全宽为 ($120 \pm 30$) GHz。此外，该微谐振腔被设计为在泵浦波长近 1550 nm 处呈现正常色散，而在近 1760 nm 的第一斯托克斯处呈现反常色散。在足够高的输入功率下，斯托克斯信号作为次级泵浦产生克尔微梳，随后通过四波混频与泵浦激光混合以获得更宽光谱覆盖。此外，还观察到级联拉曼激光及多个拉曼位移的出现，包括 $204\ \text{cm}^{-1}$（$6.1$ THz）与 $266\ \text{cm}^{-1}$（$8.0$ THz）跃迁。最后，我们展示斯托克斯拉曼也可帮助拓宽在泵浦波长处具有反常色散的克尔微梳光谱。我们的一个 100-GHz-FSR 微梳示例在 300 mW 片上功率下具有从 1200 nm 到 1900 nm 的波长跨度。