以 Si$_{3}$N$_{4}$ 谐振器为可调泵浦的亚 kHz 线宽外腔激光器（ECL）用于克尔频率梳
光学
2023-02-13 v2
摘要
将直接带隙 III-V 材料中的光增益与先进光子集成电路提供的可调光反馈相结合，是芯片级外腔激光器（ECL）的关键，可实现宽带可调谐性与低光学线宽。外反馈电路可利用低损耗氮化硅（SiN）波导高效实现，其不受双光子吸收影响，因而可处理比传统硅光子学高得多的功率水平。然而，将基于 III-V 的增益元件与可调外反馈电路在芯片级模块中共集成仍具挑战，需技术苛刻的异质集成工艺或昂贵的高精度多芯片组装。本工作中，我们展示了基于 SiN 的混合集成 ECL，其利用 3D 打印结构（如腔内光子线键合与端面附着微透镜）实现低损耗光耦合并放宽对准容差，从而克服主动对准需求，同时保持多芯片集成技术的充分灵活性。在概念验证实验中，我们展示了调谐范围 90 nm（1480 nm - 1570 nm）、片上输出功率高于 12 dBm、边模抑制比高达 59 dB 的 ECL。我们实现了 979 Hz 的本征线宽，属同类反馈架构报道的最低值之一。III-V 增益元件与基于 SiN 的可调反馈电路间腔内光子线键合的光损耗约为 (1.6 0.2) dB。我们将该 ECL 用作可调泵浦激光器以产生耗散克尔孤子频率梳。据我们所知，我们的实验首次展示了由混合 ECL 衍生泵浦生成的单孤子克尔梳。
引用
@article{arxiv.2211.06040,
title = {Sub-kHz-linewidth external-cavity laser (ECL) with Si$_{3}$N$_{4}$ resonator used as a tunable pump for a Kerr frequency comb},
author = {Pascal Maier and Yung Chen and Yilin Xu and Yiyang Bao and Matthias Blaicher and Dimitri Geskus and Ronald Dekker and Junqiu Liu and Philipp-Immanuel Dietrich and Huanfa Peng and Sebastian Randel and Wolfgang Freude and Tobias J. Kippenberg and Christian Koos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.06040},
year = {2023}
}