集成三共振电光频率梳
光学
2025-02-19 v3
摘要
基于Kerr参量振荡的集成频率梳生成器已导致芯片级吉赫兹间隔的梳，具有新应用从zenscale电信、低噪声微波合成、LiDAR到天文光谱仪校准。最近的锂硼酸(LN)光子集成电路(PIC)的进展导致了芯片级电光(EO)频率梳，提供了精确的梳线定位和简单操作，而无需形成耗散Kerr脉冲。然而，当前的集成EO梳面临由于驱动非共振电容式电极所需的大量微波功率以及锂硼酸的强内在双折射导致的光谱覆盖范围有限。本文通过集成三共振结构，结合单晶微波集成电路(MMIC)与基于最近涌现的薄膜锂铅钛(PLT)的PIC，克服了这两个挑战。通过共振增强的EO相互作用和锂铅钛中减少的双折射，我们实现了四倍的梳幅扩展和十六倍的功率降低，相对于传统非共振微波设计。由混合集成激光二极管驱动，梳跨越450nm(60THz)，超过2000条线，生成器适配紧凑的1cm²面积。我们此外观察到，强大的EO耦合导致梳存在范围接近光学微型共振器的整个自由光谱范围。这种超大带宽梳生成器结合无频移操作，可能推动芯片级光谱仪和超低噪声毫米波合成，并实现跨八度的EO梳。微波和光学共振器的共设计方法可推广至广泛的集成电光应用领域。
引用
@article{arxiv.2406.19368,
title = {Integrated Triply Resonant Electro-Optic Frequency Comb in Lithium Tantalate},
author = {Junyin Zhang and Chengli Wang and Connor Denney and Grigory Lihachev and Jianqi Hu and Wil Kao and Terence Blésin and Nikolai Kuznetsov and Zihan Li and Mikhail Churaev and Xin Ou and Johann Riemensberger and Gabriel Santamaria-Botello and Tobias J. Kippenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.19368},
year = {2025}
}
备注
Main text: 9 pages; SI: 20 pages; v2: Funding information correction; v3: Acknowledgement update