集成微腔光梳色散调控技术研究进展(特邀)

集成微腔光梳技术,利用集成微腔内的光学非线性作用可在连续光泵浦下产生周期性光脉冲,其在频域上表现为等间隔的光学频率成分。与传统光梳相比,集成微腔光梳具有小型化、功耗低、重复频率大等优势,其独特的时频特性在推动传统光梳向片上化演进的同时,也可与波分复用技术结合,推动了片上集成并行化、大容量的信息传输、处理与感知。在微腔光梳的产生过程中,微腔的色散,即不同波长的光在腔内的群速度差异特性,具有决定性作用。面对不同的应用需求,不同的腔体色散设计至关重要。本文首先介绍了色散对光梳状态影响的研究进展,然后介绍了近年来集成微腔色散设计方面取得的进展,最后对当前的技术与问题进行总结,并对未来的发展进行展望。

氮化硅集成微腔光频梳器件关键制备技术(特邀)

微腔光频梳,又称微腔梳,是通过腔内四波混频过程产生的一种高相干宽谱的集成光源,有着优异的时频特性,可用于超精密分子光谱、相干通信、激光雷达、轻型化装备等测量应用,是基础科学、计量学及军事装备的重要工具,是一项颠覆性的技术。报道了一种集成氮化硅(Si_(3)N_(4))微腔光频梳器件制备的关键技术,提出了一种方法平衡Si_(3)N_(4)的应力、厚度和化学计量之间的矛盾,以满足反常色散和减少双光子吸收的要求。利用这种改进的大马士革工艺微结构降低Si_(3)N_(4)厚膜的应力,减少应力缺陷对器件性能的影响,实现高品质Si_(3)N_(4)薄膜的可控制备。在微腔刻蚀工艺中,采用30 nm氧化铝牺牲层补偿掩模抗刻蚀能力,实现微环和波导侧壁粗糙度小于15 nm,满足了微腔高Q值的要求。经双光泵浦测量得到1480~1640 nm波段内的宽光谱高相干克尔光频梳。

集成微腔光频梳在精密测量中的应用(特邀)

精密测量是现代物理学的基石,而激光光源的发展直接推动了测量科学与技术的进步。21世纪初,光学频率梳的发明促使人们成功实现最精准的时间/频率标准装置——光学原子钟,推动了绝对光学频率测量、基本物理常数测量、精密距离测量以及分子光谱测量等精密测量技术的发展。然而早期的光梳光源系统复杂、价格昂贵,一般工作于大型实验室里,限制了其应用场景的拓展。近年来,出现了一种新型集成微腔光频梳,其具有体积小、功耗低、可批量制备等优势,吸引了科学界和产业界的广泛关注。不同于传统光梳,这种集成微腔光梳不需要依赖增益介质或可饱和吸收体实现锁模,而是通过高品质因子微腔增强的非线性作用来实现光梳的激发与锁模。这种全新的光梳激发与锁模机制降低了精密光源的体积和成本,在平民化精密测量应用中具有优势。文中介绍了集成微腔光梳在精密测量领域中取得的进展,主要围绕微型化光学原子钟、超快精密距离测量、精密光谱测量三个方向。最后对集成微腔光梳在未来精密测量应用中的机遇与挑战进行了总结与展望。