大规模光子芯片基脉冲分频器用于低噪声微波生成

光学技术生成的微波信号表现出前所未有的低噪声特性，具有在通信、雷达、仪器仪表和计量学等多个应用领域的重要意义。迄今为止，最纯净的微波信号是使用亚秒模式锁激光器进行的光学频率分频生成。然而，许多亚秒激光 comb的射频重复率在百兆赫兹范围内， necessitating 方法将生成的低噪声射频信号译至微波域。基于光纤或自由空间光学的台式脉冲分频器可实现脉冲重复率的倍增，规避光电探测器的饱和，促进高功率低噪声微波信号的生成，此类技术迄今仅在光纤或自由空间光学中演示。本文引入一种基于大规模集成光子芯片的分频器，实现尺寸缩减和稳定性提升。该全芯片分频器实现了重复率的64倍放大，将216 MHz直接译至微波Ku波段的14 GHz。通过规避光电探测器饱和，生成的微波功率提升了36 dB，载波上14 GHz处的相位噪声底降低了超过10倍至-160 dBc/Hz。该器件基于低损耗高密度集成光子芯片制造，六级级联的马赫-温德ner干涉仪器配合最长33厘米的光纤延迟线，完整集成于8.5 mm×1.7 mm的紧凑面积内。光刻定义的光波导路径长度精度，使分频频率可扩展至毫米波频段，这一点在光纤版本中具有挑战性。该分频器有望降低基于模式锁激光的微波生成成本和体积，实现现场部署。