研究人员表明，耗散克尔孤子（DKS）可用于创建基于芯片的光学频率梳，具有足够的输出功率，可用于光学原子钟和其他实际应用。这一进步可能会导致基于芯片的仪器能够进行以前只有少数专业实验室才能实现的精确测量。
NIST/马里兰大学联合量子研究所的 Grégory Moille 将于 2023 年 10 月 9 日至12 日在塔科马（大西雅图）的大塔科马会议中心举行的光学 + 激光科学前沿 ( FiO LS ) 上展示这项研究区），华盛顿。
“频率梳在计量学中无处不在 - 就像尺子测量长度一样，它们让我们能够非常精确地测量光频率，”莫伊尔说。“将它们制作在芯片上有助于我们大大降低功耗，但也降低了每个梳齿的功率。这使得片上梳很难与原子频率标准等其他系统连接。我们证明，通过简单地小心地注入另一个弱梳状装置中的激光，它使我们能够调整系统，从而将多个梳齿功率的功率优化超过一个数量级。”
光学频率梳发射一系列连续的短而紧密间隔的光脉冲，其中包含数百万种颜色，可用于测量光波，就像测量无线电波一样。这使得原子钟、计算机和通信等技术能够与光波相连接，光波的振荡频率比电子产品中的频率高 10,000 倍。
虽然传统的光学频率梳是使用锁模激光器生成的，这往往仅限于高端科学实验室，但最近已经有工作使用基于 DKS 的紧凑型芯片级微谐振器来开发光学频率梳。DKS 是依赖于非线性和色散以及耗散和增益的双重平衡的光包。尽管基于 DKS 的光梳消耗的能量非常少，但它们也无法产生足够的输出功率来发挥作用。
在这项新工作中，研究人员利用新提出的克尔诱导的克尔孤子同步与外部稳定激光参考来产生具有更高功率水平的光学频率梳。这使得参考激光梳状光谱另一侧的功率大幅增加。
研究人员从理论上和实验上证明，193 THz 的外部参考泵可以对倍频程梳的重复率进行调整。这使得能够以优化其功率的方式调整色散波处梳齿的相位匹配条件。除了与 DKS 核心鲁棒性直接相关的自平衡效应之外，它们在 388 THz 梳齿下的功率增加了 15 倍以上。
“我们只是触及了可以执行的优化的表面，”莫伊尔解释道。“我们尚未达到此优化的功率限制，希望达到与我们的梳子直接与其他系统连接兼容的功率水平”
关于光学+激光科学前沿
Optica（以前称为 OSA）年会“光学前沿”与美国物理学会激光科学分部年会“激光科学”一起举办。这两次会议将两个学会的社区团结起来，对光学和光子学主题以及物理、生物和化学等学科的各种领域进行全面和最新的研究。2023 年 FiO LS 会议将以现场活动的形式举行，其中包括数百场现场贡献和受邀演讲，以及可供在线观看的其他点播内容。媒体注册凭凭证免费。数字资产可按要求提供。
关于奥普卡
Optica（原 OSA），即推进全球光学和光子学协会，是一个致力于促进该领域知识的生成、应用、存档和传播的协会。它成立于 1916 年，是科学家、工程师、商业专业人士、学生和其他对光科学感兴趣的人的领先组织。Optica 著名的出版物、会议、在线资源和现场活动促进发现、塑造现实生活中的应用并加速科学、技术和教育成就。
