基于纳米光子孤子的微波合成器
光学
2020-05-26 v3 应用物理
摘要
微波光子技术将载波上搬移至光域，以便在大幅降低的分数带宽下生成和处理超宽带电子信号，相较于传统电子学在特定功能上具有实现更优性能的潜力。对于微波光子应用如滤波器、相干雷达、亚噪声探测、光通信和低噪声微波生成，频率梳是关键构件。借助孤子微梳，频率梳现可使用 CMOS 兼容光子集成电路构建，以低功率和低噪声运行，并已在系统级演示中采用。然而，当前开发的光子集成微梳均以远超传统电子学可探测与处理的重复率运行，增加了其在微波光子学中使用时的复杂度。在此我们展示工作于两个广泛使用的微波波段（X 波段和 K 波段）的集成孤子微梳。这些器件可在 3-dB 带宽内产生超过 300 条梳线，并生成相位噪声水平低于 105 dBc/Hz（140 dBc/Hz）@10 kHz（1 MHz）偏移频率的微波信号，可与现代电子微波合成器媲美。此外，孤子脉冲流可被注入锁定至微波信号，实现无执行器的重复率稳定、调谐与微波频谱纯化，且功率水平与硅基激光器兼容（<150 mW）。我们的结果确立了光子集成孤子微梳作为可行的集成低噪声微波合成器。进一步，低重复率对未来密集 WDM 信道生成方案至关重要，并可显著降低光子集成频率合成器与原子钟的系统复杂度。
引用
@article{arxiv.1901.10372,
title = {Nanophotonic soliton-based microwave synthesizers},
author = {Junqiu Liu and Erwan Lucas and Arslan S. Raja and Jijun He and Johann Riemensberger and Rui Ning Wang and Maxim Karpov and Hairun Guo and Romain Bouchand and Tobias J. Kippenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.10372},
year = {2020}
}