在过去的十年中，光学微梳越来越受欢迎，使计量学、电信学、天文学和量子光学等各个领域的进步成为可能。然而，该技术的一个基本限制是转换效率与生成的梳状线数量成反比。
现在，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发了一种新方法，根据该团队的说法，该方法使光学微梳的效率提高了10倍（Nat. Photon.，doi：10.1038 / s41566-023-01280-3）。所得器件具有高转换效率和均匀光谱，使其特别适用于光通信和双梳光谱学应用。
图像中的两个环是微谐振器。较大的环是产生微梳的环。微梳是由光脉冲形成的—这里用红色尖峰表示，也称为孤子—在空腔中永远循环。较小的环有助于将来自直波导（底部的橙色直线）的光耦合到较大的环中。[图片来源：Óskar Helgason]
关键的下一步
传统的频率梳是诺贝尔奖获得者的一项技术，它采用特殊的锁模激光器来创建大量非常均匀分布的频率。它们可以像光学尺一样，以前所未有的精度测量频率。
另一种生成频率梳的方法称为光学微梳，它利用高Q值光学谐振器中的Kerr非线性。这些器件由连续波 （CW） 激光器驱动，具有紧凑的尺寸、低功耗和宽光带宽下的高重复率。
到目前为止，光学微梳的一个主要缺点是连续激光器和微梳之间的转换效率低，这意味着激光束中包含的功率只有一小部分可用。提高转换效率是实现完全集成的、基于微梳的片上系统的关键一步。
“这项研究的动机是提高微梳的效率，并使它们可用于实际应用，”研究作者Victor Torres Company说。“可能的实际应用包括用于带宽要求苛刻应用的数据中心互连，例如人工智能，用于改进导航系统的光学时钟，用于准确诊断的精密光谱学以及用于自动驾驶的激光雷达等。
克服基本限制
关键是通过使用两个微谐振器而不是一个微谐振器来转移微腔的连续泵浦共振。耦合到主腔的辅助谐振器在一个腔模式下引起偏移，因此在产生锂离子时，连续泵浦激光器与腔体共振。从本质上讲，其中一个微谐振器使来自激光的光与另一个微谐振器耦合，从而使泵更有效地耦合到腔中。
“我们开发了一种新方法，打破了以前被认为是光转换效率的基本限制，” Torres Company说。“我们的方法将孤子微梳的激光功率提高了10倍，并将其效率从1%左右提高到50%以上。
接下来，研究人员的目标是开发具有高功率和高效率的可靠，晶圆可扩展的激光泵浦源。Torres Company和他的同事最近还为光学微梳技术申请了专利，并成立了Iloomina AB，该公司将向更广阔的市场推出相关产品。
原作者：Meeri Kim
