基于光子芯片的低噪声微波振荡器

作者

伊戈尔·库德林,威廉·格罗曼,姬庆欣,郭婷婷,梅根·凯莱赫,李大妍,中村琢磨,查尔斯·麦克勒莫尔,佩德拉姆·希尔莫哈马迪,萨明·哈尼菲,程昊天,金乃君,吴璐,塞缪尔·哈拉迪,罗毅志,戴兆伟,沃伦·金,白俊武,刘一帆,张伟,朝湘,张琳,弗拉基米尔·伊尔琴科,欧文·米勒,...斯科特·迪达姆斯

摘要

许多现代技术都依赖于微波信号的低相位噪声和出色的时序稳定性。微波光子学领域已经取得了实质性进展，通过使用频率梳对超稳定光基准进行下变频来产生低噪声微波信号。然而，这种系统是用散装或光纤构成的，很难进一步减小尺寸和功耗。在这项工作中，我们通过利用集成光子学的进步来证明通过两点光分频产生低噪声微波来应对这一挑战。窄线宽自注射锁定集成激光器稳定到微型 Fabry-Pérot 腔，并用高效的暗孤子频率梳划分激光器之间的频率间隙。对微梳的稳定输出进行光检测，以产生20 GHz的微波信号，相位噪声为−96 dBc Hz⁻¹在100 Hz失调频率下，降至−135 dBc Hz⁻¹在 10 kHz 偏移时，该值对于集成光子系统来说是前所未有的。所有光子元件都可以异构集成在单个芯片上，为光子学在高精度导航、通信和授时系统中的应用提供了重大进展。