具有干涉背耦合的微谐振器中的高效克尔孤子梳生成

       非线性克尔微谐振器在理解耗散孤子以及将其应用于产生光学频率梳方面取得了根本性突破。然而，目前基于耗散克尔孤子（DKSs）的微谐振器光频梳（OFC）源的一个关键限制是泵浦功率到梳状线功率的转换效率极低。当在环形波导的反常色散区产生亮孤子时，这种情况是众所周知的。泵浦功率向梳状腔的低传输部分原因是由于泵浦/谐振器横模失配。更重要的是，由于产生孤子是为了使泵从微腔谐振中有效失谐，因此大多数泵功率被反射，因此它不会耦合到微谐振器中。此外，由于参数增益饱和，泵浦-调制转换效率受到限制。对于单个DKS梳子，这导致梳子线承载的输入泵功率小于1%，而对于多孤子或孤子晶体，梳子线与泵浦比通常限制在小于~5%。虽然在正常色散区产生暗孤子梳可能会使泵-梳转换效率达到30%，但与亮DKS相比，暗孤子具有较窄的光谱带宽，并且在参数空间（功率与泵谐振失谐）中表现出相当窄的存在域。

       近日，来自德国innoFSPEC莱布尼茨天体物理研究所的J. M. Chavez Boggio等人制作并表征了一种混合式Mach-Zehnder环形谐振器几何结构，包括嵌入附加腔中的微环形谐振器，其光程长度为环形的两倍。由此产生的干涉背耦合能够实现对泵浦损耗的前所未有的控制：通过孤子晶体梳，实验证明泵浦-频率梳转换效率高达输入泵浦功率的55%。与具有相同参数的隔离微环谐振器相比，他们通过生成大量耗散克尔孤子梳来评估所提出的片上几何结构的鲁棒性，这些孤子梳需要更低的泵浦功率。带有反馈的微谐振器可以实现相干孤子梳状产生的新机制，非常适合于天文学、光谱学和电信领域的梳状应用。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

      文章链接：J. M. Chavez Boggio et al. Efficient Kerr soliton comb generation in micro-resonator with interferometric back-coupling. Nature Communications (2022) 13:1292 https://doi.org/10.1038/s41467-022-28927-z