光学微腔中自由载流子驱动 Kerr 频率梳的广义数学形式体系
光学
2018-02-02 v1
摘要
连续波泵浦的光学微谐振器已被广泛用于利用 Kerr 非线性产生频率梳（FC）。大多数用于构建光子平台的 nonlinear 材料表现出非线性损耗，如多光子吸收、自由载流子吸收（FCA）和自由载流子色散（FCD），这些会强烈影响由这些材料制成的器件的非线性特性。在本工作中，我们基于修正的 Lugiato-Lefever 方程（LLE）连同速率方程对 Kerr FC 建模，并发展解析公式，以在存在非线性损耗的情况下快速估算稳态、调制不稳定性（MI）增益、带宽以及 Kerr 频率梳（FC）的动力学。我们的解析模型在感兴趣的宽波长范围内有效，因其包含了所有非线性损耗的效应。详细讨论了描述修正 LLE 稳态均匀解的高阶（>3）腔内功率特征多项式。我们推导了用于启动光双稳性（其为 FC 生成的必要条件）的归一化泵浦失谐阈值的广义解析表达式。通过谐振峰的反向 Kerr 倾斜观测到自由载流子色散导致的非线性腔失谐。我们进一步推导了当所有非线性损耗存在时，启动 MI 的阈值泵浦强度及可能腔失谐范围的表达式。为证实我们的解析发现，通过分裂步傅里叶方法对 LLE 及速率方程进行数值求解。我们的理论研究能够解释先前报道的若干实验结果，从而提供对梳状动力学的更好理解。
引用
@article{arxiv.1802.00391,
title = {Generalized Mathematical Formalism Governing Free-carrier Driven Kerr Frequency Comb in Optical Micro-cavities},
author = {Raktim Haldar and Arkadev Roy and Partha Mondal and Vishwatosh Mishra and Shailendra K. Varshney},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.00391},
year = {2018}
}