单片光纤谐振器中的光子飞轮

耗散克尔孤子（DKS）频率梳是通过将高Q单片谐振器与谐振连续波（cw）单模激光器泵浦而产生的，最近已成为对传统锁模技术的补充激光频率梳。片上单片谐振器具有较强的模式限制和较大的Kerr非线性，从根本上提高了量子限制的相位噪声，并阻止了其在光学飞轮级实现定时抖动。此外，需要复杂的泵噪声控制和热效应管理来实际实现量子限制的相位噪声。由于泵是DKS频率梳不可或缺的一部分，因此窄线宽泵对于减少泵到梳齿的噪声转换以达到量子限制梳的相干性是必需的。缓解强烈的热非线性也是稳定DKS生成的根本挑战。

       近日，来自南京大学先进微结构协同创新中心的Kunpeng Jia等人展示了第一个紧凑的光子飞轮，在单片光纤谐振器的量子噪声极限下具有亚fs的时间抖动（平均时间高达10 μs）。通过用于耗散克尔孤子生成的新型两步泵浦方案，可以获得这种量子受限的性能。受激布里渊激射和Kerr非线性之间的可控相互作用增强了DKS相干性并减轻了热不稳定性，在945 MHz载波自由运行时，实现了惊人的的22 Hz固有梳状线宽和前所未有的相位噪声-180 dBc / Hz。该方案可以推广到用于现场可部署的精密计量的各种设备平台。相关研究工作发表在《Physical Review Letters》上。（詹若男）

文章链接：Kunpeng Jia et al. Photonic Flywheel in a Monolithic Fiber Resonator. Physical Review Letters 125, 143902 (2020)
       https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.143902