III-V族光子晶体腔中的孤子微梳生成

光子晶体是介电函数在一维、二维或三维中周期性变化的材料结构，能够对光的传播和限制进行精细控制。通过定制其能带结构，可以实现特殊的光学效应，例如慢光传播，或通过产生光子带隙，实现同时具有高品质因子和小模体积的光学腔。光子晶体腔已被用于实现紧凑型纳米激光器，并与半导体量子点、色心和冷原子等量子发射体实现强耦合。光子晶体的一个有用特性是能够制造啁啾镜。啁啾支撑了基于体镜的超快激光器的进展，但在集成光子学中尚未被充分利用，在集成光子学中，它可为一系列非线性光学应用（包括孤子频率梳生成）提供设计原本无法实现的色散剖面的手段。绝大多数用于频率梳的集成谐振器采用微环几何结构，仅通过改变波导宽度和高度来设计色散。已在一维氮化硅光子晶体腔中演示了频率梳的生成，但低折射率对比度阻碍了宽孤子梳的形成。我们通过使用由磷化镓制成的光子晶体法布里-珀罗谐振器克服了这些挑战，该材料具有高折射率且克尔非线性比氮化硅大200倍。我们采用啁啾光子晶体镜来提供反常色散。在平均功率23.6 mW的亚谐波脉冲泵浦下，我们能够获得稳定的耗散克尔频率梳。我们展示了3-dB带宽为3.0 THz的孤子形成，对应于60 fs的脉冲持续时间。