可实现从可见到短波红外的八倍频整合线形 Brillouin 激光器
光学
2026-01-16 v2
摘要
窄线宽稳定激光器是支撑可见到短波红外波段精密应用的核心技术，包括光钟、量子感知与计算、超低噪声微波产生以及光纤感知。当前，这类高纯净源已通过多个外部腔结构的台式激光器锁定到基体光学自由空间参考腔体实现。该技术的集成化将为便携式精密应用提供更高的可靠性和鲁棒性。本文报告了一种基于集成线形共振器稳定 Brillouin 激光器架构，实现从可见到短波红外的八倍频灵活设计与运行。我们采用两种噪声降低方法，实现基于超低损耗、兼容 CMOS 的硅氮化物平台的低线宽和高稳定性的芯片级激光器设计。我们报告在 674 nm 和 698 nm 处的运行结果，适用于 strontium 中性原子和 trapped-ion 时钟、量子感知与计算，以及在 1550 nm 处的运行结果，适用于光纤感知和超低相位噪声微波产生。在该波段范围内，我们实现了从 1 Hz 降低至 10 MHz 的频率噪声降低，导致 1.0 Hz -17 Hz 的基本线宽和 181 Hz -630 Hz 的积分线宽，以及在 674 nm 时 1 ms 的 Allan 偏差为 6.5×10^-13，在 698 nm 时 15 ms 的 Allan 偏差为 6.0×10^-13，在 1550 nm 时 15 ms 的 Allan 偏差为 2.6×10^-13。这一结果代表了在八倍频的工作波长范围内实现的最低线宽和最高稳定性，较以往在工作波长范围提升了一个数量级。这些结果为集成化、超低相位噪声稳定激光器在精密应用中的潜力及其在系统级专芯片解决方案中的进一步集成开辟了新的可能性。
引用
@article{arxiv.2508.03036,
title = {Octave Spanning Visible to SWIR Integrated Coil-Stabilized Brillouin Lasers},
author = {Meiting Song and Nitesh Chauhan and Mark W. Harrington and Nick Montifiore and Kaikai Liu and Andrew S. Hunter and Chris Caron and Andrei Isichenko and Robert J. Niffenegger and Daniel J. Blumenthal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03036},
year = {2026}
}