环形和法布里-珀罗量子级联激光器中频率梳的统一理论：一种序参量方程方法
光学
2024-03-12 v1
摘要
我们提出了一个统一模型来描述量子级联激光器（QCL）中光学频率梳（OFC）的动力学，涵盖了环形和法布里-珀罗（FP）腔配置。该模型利用序参量方法推导出修正的复 Ginzburg-Landau 方程（CGLE），能够捕捉两种配置的动力学，从而进行比较分析。在修正的 CGLE 中，出现了一个非线性积分项，它与 FP 腔中反向传播场之间的耦合有关，抑制该项即可得到环形模型，已知该模型可由传统 CGLE 恰当描述。我们表明，由于其反图案化效应，这一关键项在抑制谐波频率梳（HFC）的形成中起着关键作用，而 HFC 与多峰局域结构相关。我们提供了全面的数值模拟活动作为支持，其中我们观察到与 FP 情形相比，环形配置中 HFC 的出现频率更高。此外，模拟表明该模型能够重现实验观察结果，包括振幅与频率调制的共存、线性啁啾以及 QCL 中观察到的典型动态场景。最后，我们对环形情形的单模解进行了线性稳定性分析，证实了其与数值模拟的一致性，并突出了其关于谐波梳形成的预测能力。
引用
@article{arxiv.2403.06486,
title = {Unified theory for frequency combs in ring and Fabry-Perot quantum cascade lasers: an order-parameter equation approach},
author = {Carlo Silvestri and Massimo Brambilla and Paolo Bardella and Lorenzo Luigi Columbo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.06486},
year = {2024}
}