集成 X 切锂硅酸盐微腔体中的高效宽带相干光 comb 生成

利用光子集成电路生成高效相干频率 comb 的能力为广泛的应用提供了巨大的潜力。特别是基于芯片集成腔体的“microcomb”有望彻底变革光通信、计算和传感系统，尤其是在配合快速电光 (EO) 器件时。X 切薄膜锂硅酸盐 (TFLN) 是开发下一代基于 microcomb 的集成光子系统的有力平台，凭借通过组合 $\chi^{(3)}$ 和 EO 非线性所提供的多样化功能。就本论文而言，正常色散 Kerr microcomb 至关重要，因为其显著优势，然而这种色散 regime 仍未在 X 切 TFLN 上进行 comb 生成。本文我们利用超低损耗光子波导，以及战略性的腔体设计，使我们能够调控拉曼效应并工程化所需的空间模式相互作用，以实现正常色散 Kerr microcomb 的稳健生成。具体而言，我们展示了在 X 切 TFLN 上显著超越当前亮腔 soliton 和 EO microcomb 的关键绩效指标的 microcomb。此外，我们演示了一个新型 microcomb，其存在基于正常色散 Kerr 动力学和受激拉曼散射，单一微腔体的一个空间模式中。这种 microcomb 以两个交错的频率 comb 呈现现象，分别围绕泵浆和斯托克斯频率，导致扩展的频谱范围。我们的工作将为通过单晶 microcomb 技术实现高速低能耗光子电路提供动力，服务于通信、频率合成和信号处理，同时也将推动进一步探索可能协同 X 切 TFLN 独特强混合非线性的新非线性态的研究。