自注入锁定微腔暗脉冲的普适克尔-热动力学

微梳是由连续波激光器驱动的光学微腔中形成的光学频率梳，具有微型化特点。利用集成光子学和激光自注入锁定（SIL）技术，可通过半导体激光器与芯片基微腔的混合集成构建紧凑型微梳。尽管当前的线性SIL理论已成功解决了激光腔与外部微腔之间的线性耦合问题，但它无法描述复杂的非线性过程，尤其是暗脉冲微梳的形成。在此，我们从理论、数值和实验上研究了自注入锁定到集成氮化硅微腔的半导体激光器的克尔-热动力学。我们揭示了具有离散阶跃的、有趣且普适的暗脉冲形成与切换行为，并建立了一个理论模型，细致考察了激光-微腔互耦合、克尔非线性和光热效应的协同作用。数值模拟证实了实验结果并确定了其起源。利用这一独特现象，我们展示了在低噪声光子微波生成中的应用，其相位噪声被净化了23.5 dB。我们的研究不仅为激光-微腔混合系统中的脉冲形成增添了关键见解，还实现了具有高频谱纯度的全被动、光子芯片基微波振荡器。