面向可扩展超窄线宽与高功率的大模体积集成布里渊激光器
光学
2025-02-06 v2
摘要
在集成单模激光器中同时实现超窄线宽和高输出功率，仍是未来紧凑型、便携式精密应用面临的一项关键挑战。更进一步，所设计的激光器还需能够扩展至更窄线宽和更高功率，并能在从可见光到近红外波段工作且可与其他组件集成的晶圆级集成平台上实现。这一进展将影响广泛的应用领域，包括原子与量子传感与计算、计量学、相干光纤通信与传感，以及超低噪声毫米波和射频信号生成。然而，在集成激光器中实现这些目标一直难以达成。在此，我们报道了一类克服了这些限制的集成激光器，展示了 31 mHz 的瞬时线宽（据我们所知，这是迄今为止最窄的线宽），同时具有 41 mW 的输出功率和 73 dB 的边模抑制比，并且可在 22.5 nm 范围内调谐。这一性能的实现得益于在大模体积、非线性光子-声子、MHz 量级自由光谱范围、超低损耗氮化硅谐振腔中发生的布里渊非线性动力学。这种激光器设计可扩展至 mHz 基频线宽和瓦特级激光器的新工作区间。此类激光器有望为精密量子实验、便携式精密应用以及原子、分子与光学物理带来新的灵敏度和保真度。
引用
@article{arxiv.2502.01595,
title = {Large mode volume integrated Brillouin lasers for scalable ultra-Low linewidth and high power},
author = {Kaikai Liu and Karl D. Nelson and Ryan O. Behunin and Daniel J. Blumenthal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.01595},
year = {2025}
}