微谐振器过滤光纤激光器中的耗散孤子产生和实时动力学

克尔微梳是通过用谐振连续波单模激光器泵浦高Q微谐振器产生的一组等距谱线。可以说，他们在空腔非线性光子学领域开创了一个新领域，在理论、实验和技术研究之间进行了强有力的交叉融合。

尽管克尔微梳取得了巨大成功，但传统的克尔微梳设计无法完全解决诸如自启动机制、低模式效率和低输出功率等问题。另一方面，通过在有源光纤激光腔中嵌入无源非线性微谐振器，最近展示的激光腔孤子(LCS)微梳在解决传统克尔微梳问题方面显示出巨大潜力。

在Light:Science&Applications上发表的一篇新论文中，由科罗拉多大学博尔德分校的Shu-WeiHuang教授及其同事领导的科学家团队从理论上和实验上研究了这个新成员的耗散孤子产生和实时动力学，以微梳家族。

“我们为这种新型LCS微梳结构的锁模原理带来了理论见解。我们研究了孤子特性对微谐振器参数的依赖性，并预测了具有平顶光谱形状的啁啾明亮耗散孤子的存在，这是一种长期受到追捧的高容量光通信的功能，但在传统的微梳架构中无法实现，”科学家们说。

“根据我们提出的实验指南，我们展示了一种具有低噪声、高模式效率和高输出功率的自启动LCS微梳。LCS输出功率高达12mW，模式效率高达90.7%，两者均代表传统克尔微梳的数量级增强。同样重要的是，我们在1MHz偏移频率下实现了32mHz的创纪录的低基本梳状线宽和-137dBc/Hz的重复率相位噪声，“他们写道。

“此外，我们利用时间放大镜将超快非线性腔动力学‘减慢’了70倍，因此可以用最先进的光电子学研究孤子的形成和相互作用动力学。我们特别兴奋地观察到有趣的孤子牛顿第一次用时间放大镜出现摇篮现象，”他们补充说。

科学家们说：“这项研究为实际应用中的紧凑、高效和自启动微梳开辟了新途径，并强调了时间放大镜对实时超快动力学的重要性。”