基于光頻梳optical-frequency combs (OFCs)，可以將穩(wěn)定的光學(xué)參考激光器的相位相干分頻到微波域。基于光頻梳OFC的時(shí)鐘裝置，將一個(gè)梳齒鎖定到參考激光器，該激光器通常利用主動(dòng)伺服，以探測(cè)穩(wěn)定的原子躍遷，這增加了現(xiàn)場(chǎng)時(shí)鐘應(yīng)用OFC光子和電子集成的復(fù)雜性。 近日，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST/馬里蘭國(guó)立大學(xué)(University of Maryland) Grégory Moille，Kartik Srinivasan等，在Nature上發(fā)文，證明了克爾非線性，可以實(shí)現(xiàn)基于微諧振器的耗散克爾孤子dissipative Kerr soliton (DKS) 光頻梳OFC與外部注入的參考激光的無(wú)源、無(wú)電子同步。 還提出了理論模型，以解釋這種克爾誘導(dǎo)同步Kerr-induced synchronization (KIS)，這非常接近基于芯片集成的氮化硅微環(huán)諧振器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。一旦同步，參考激光器捕獲光頻梳OFC梳齒，使得調(diào)諧其頻率，提供對(duì)光頻梳OFC重復(fù)率的直接外部控制。 研究還表明，重復(fù)率的穩(wěn)定性，通過(guò)期望的分頻因子與參考激光器的重復(fù)率的穩(wěn)定性相聯(lián)系。最后，跨倍頻程耗散克爾孤子DKS的克爾誘導(dǎo)同步KIS，表現(xiàn)出了相反色散波的增強(qiáng)，與理論模型一致，并提升了自參考和訪問(wèn)光頻梳OFC載波-包絡(luò)偏移頻率。 Kerr-induced synchronization of a cavity soliton to an optical reference. 克爾誘導(dǎo)同步的腔孤子與光學(xué)參考校正。

圖1: 鐘表機(jī)構(gòu)概念。

圖2: 克爾誘導(dǎo)同步Kerr-induced synchronizationKIS的相位鎖定。

圖3: 同步的實(shí)驗(yàn)演示。

圖4:僅用參考泵控制耗散克爾孤子dissipative Kerr soliton，DKS重復(fù)率。

圖5: 在被動(dòng)同步條件，時(shí)鐘操作驗(yàn)證。

圖6: 載波包絡(luò)偏移carrier–envelope offset，CEO檢測(cè)改進(jìn)：自平衡和較大二次諧波second-harmonic generation，SHG功率。

審核編輯：黃飛