反常色散中的近零色散孤子和宽带调制不稳定性克尔微梳

基于微谐振器的频率梳、微梳在过去几十年中因其紧凑尺寸、灵活的梳间距和宽带宽等革命性性能而引起了人们的极大兴趣。已经报道了微梳的广泛应用，包括光频率合成器、原子钟、激光雷达、光谱学和光通信。

对于这些应用，非常希望微梳同时具有广泛的光谱覆盖范围，同时保持较小的模式间距(通常<50GHz)。然而，受波导损耗或色散控制的限制，微梳生成技术仍然非常具有挑战性。

在Light:Science&Applications上发表的一篇新论文中，由上海交通大学KanWu教授和中国电子科技大学姚白成教授领导的科学家团队探索了克尔梳的产生动力学接近零的异常扩散机制。

得益于超小的反常群速度色散，他们通过实验获得了2/3倍频程的宽带调制不稳定性(MI)状态的微梳，其光谱范围为1240nm至1950nm，模式间距为10GHz.相应的梳状线数量超过8400条。此外，他们在近零反常色散状态下观察到一种新的孤子结构，并将这些孤子称为“基于反常色散的近零色散孤子”。

这种近零色散孤子(NZDS)具有紧密堆积的多孤子结构，局部重复频率高达8.6THz，单个脉冲宽度小于100fs。相应的光谱跨度>32THz，梳状线数>3200。所报告的技术为零色散区域附近的克尔微梳的非线性动力学提供了新的视角，并提出了生成具有密集梳状线的宽带微梳的可行解决方案。

这项工作是在基于高度非线性光纤的高Q法布里-珀罗微谐振器中进行的。光纤FP微谐振器是研究零色散区域附近克尔孤子动力学的灵活平台。

该平台保证观察到的现象代表纯χ(3)非线性和高阶色散，无需考虑集成多模微谐振器中避免的模式交叉效应，或长波中色散波引起的周期性扰动纤维腔。这些科学家总结了他们工作的技术特征。

“我们采用脉冲泵浦方案来驱动这种近零色散的FP微谐振器。脉冲泵浦方案可以有效降低对平均泵浦功率的需求，缓解腔内热效应。”

“宽带MI态和近零色散孤子态的微梳都有各自潜在的应用场景。MI微梳态具有转换效率高、可达范围广的优点，适合高功率微梳应用。相比之下，近零色散孤子态具有相对较低的相位噪声特性和自组织结构，在光学计算、光传感、通信和光谱等应用中提供了独特的能力。这项工作提出了一种灵活的策略来选择操作微梳的状态取决于应用的要求，”科学家们说。