南京大学科研团队实现片上光力光学频率梳

实验上，研究团队利用直径仅为60μm的回音壁模光学微腔，实现了重复频率为50.22 MHz，梳齿数达到938根的片上微型光频梳（见图2（a））。这种光力光频梳的重复频率等于光力振荡频率而不受限于光学微腔的自由光谱范围，成功突破了微腔几何尺寸对微腔光频梳重复频率的限制。基于这种光力光学频率梳光谱平坦的特点，研究团队还进一步实现了宽频谱（带宽>40 GHz）、梳齿平坦且梳齿线宽窄的微波频率梳（见图2（b）），该微波频率梳在微波通信、微波雷达以及任意波信号产生等方面具有潜在的应用价值。

图2.（a）光力光学频率梳谱。（b）光力微波频率梳谱。

为了进一步优化光力光频梳的性能，研究团队在实验和理论上同时验证了当光学模式过耦合至其光学耗散率等于力学模式频率时，在大篮失谐条件下进行泵浦能够产生光谱最宽的光力光频梳（图3（a））。研究团队同时还验证了增加泵浦光功率可以有效展宽光学频率梳，并在泵浦功率高达440 mW时依然没有光力混沌的出现（图3（b））。相比于克尔光频梳，光力光频梳的产生并不依赖于微腔的光学模式色散。因此，其可在不同的横向光学模式中激发产生。为了演示光力光频梳在具体应用中的灵活性，该研究团队通过选用不同的光学模式并结合温度调谐，获得了总光谱范围达到1.42 nm的片上低重频光学频率梳（图3（c））。

图3.（a）梳齿数随耦合强度的变化。（b）梳齿数随泵浦功率的变化。（c）频率灵活的微腔光频梳谱。