光学微谐振腔中耗散克尔孤子的普适动力学与受控切换

光学微谐振腔中的耗散时间克尔孤子能够将连续波激光转换为飞秒脉冲串。特别令人感兴趣的是单孤子态，其 $\mathrm{sech}^{2}$ 光谱包络提供了光谱平滑且低噪声的光学频率梳，并且最近已在晶体、二氧化硅和氮化硅谐振腔中产生。本文中，我们研究了包含 ${N}$ 个孤子的多孤子态的动力学，并报告了一种新颖却简单的机制的发现，该机制使得能够确定性地将孤子数量逐个减少，即 ${N\! \to\! N\!-\!1\! \to\! \dots \!\to\! 1}$。通过施加弱相位调制，我们借助双共振响应直接表征了孤子态。动力学探测表明转变以可预测的方式发生，从而使我们能够在实验上绘制耗散克尔孤子的底层多稳态图。这些测量揭示了孤子态的“提升”简并性，这是腔共振的功率相关热偏移（即热非线性）的结果。实验结果与包含热非线性的理论和数值分析一致。通过研究两种不同的微谐振腔平台（集成 $\mathrm{Si_{3}N_{4}}$ 微谐振腔和晶体 $\mathrm{MgF_{2}}$ 谐振腔），我们确认这些效应具有普适性质。除了阐明耗散克尔孤子的基本动力学特性外，所观察到的现象也具有实际意义，提供了一种操控工具箱，能够依次减少、监测并稳定孤子数 ${N}$，防止其衰减。以这种方式在光学谐振腔中实现可靠单孤子操作与稳定对于应用而言是必需的。