$Si_3N_4$微谐振腔中跨倍频程的耗散Kerr孤子频率梳

跨倍频程、自参考的频率梳应用于从精密计量到天体物理光谱仪校准的广泛领域。在过去十年中，Kerr频率梳发生器已成为一种替代方案，提供芯片级集成、高重复频率以及仅受群速度色散限制的带宽。最近对工作在耗散Kerr孤子(DKS)状态的Kerr频率梳的观测，以及色散波形成，为完全相干、宽带Kerr频率梳生成提供了手段，具有工程化的光谱包络。在此，通过精心优化光子Damascene制造工艺，以及具有$1\,\mathrm{THz}$自由光谱范围的$\mathrm{Si_{3}N_{4}}$微谐振腔的色散工程，我们在低功率($\mathcal{O}(100\,\mathrm{mW})$)下实现了超过一个倍频程的带宽，泵浦激光位于电信C波段($1.55\,\mathrm{\mu m}$)，并且首次在O波段($1.3\,\mathrm{\mu m}$)实现。同样重要的是，我们发现对于THz重复频率梳态，用于识别DKS梳态的传统判据失效。通过研究生成的跨倍频程Kerr梳态的相干性，我们利用响应测量明确识别了DKS态。这使得能够在$1.3\mathrm{\,\mu m}$和$1.55\mathrm{\mu m}$两种泵浦激光波长下展示跨倍频程DKS梳态，包括迄今生成的最宽DKS态，跨越超过$200\,\mathrm{THz}$的光带宽。跨倍频程DKS频率梳可构成计量或光谱学的基本构件，并且其在$1.3\mathrm{\,\mu m}$的工作实现了生命科学中的应用，例如基于Kerr梳的光学相干层析成像或双梳相干反斯托克斯拉曼散射。