2023年6月12日，中心与加州大学圣芭芭拉分校John E. Bowers教授课题组合作，针对微腔暗脉冲展开研究并取得进展，报道了锁模微腔光梳的亚毫瓦泵浦阈值、简易鲁棒激发、宽带扫描等技术突破，相关工作以“Submilliwatt, widely tunable coherent microcomb generation with feedback-free operation”为标题发表在先进光子学（Advanced Photonics）杂志。

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光频梳是由一系列等间隔频率成分混合而成的脉冲激光，作为时序/频域上的标尺，如今已经在光通信、光谱检测、光学测距、光频钟等诸多领域为现代科学技术带来了革命性的变化。然而，传统光频梳体积庞大，结构复杂，目前依旧只能在 “象牙塔”内发挥作用；另一方面，基于片上微腔结构的“启钥”光频梳，由于电子控制部分与光学部分材料不兼容，也难以实现基于CMOS工艺的大批量生产。此外，传统的片上光频梳光谱调谐范围十分有限，这也极大的影响了其在诸如激光雷达、光谱测量等应用场景中的适用性。

微腔光梳鲁棒激发与宽调谐特性

面对以上问题，研究团队针对微腔光梳的简易激发技术与宽带扫描技术展开研究。与多数研究不同，研究团队主要研究了正常色散微腔中的暗脉冲这一锁模状态，这种锁模状态天然具有高转换效率的能效优势。利用这种锁模状态，在非锁模状态向锁模状态的演化过程中，腔内光功率不会发生大的突变，因此微腔谐振峰不会因为腔内热效应而发生大的漂移，避免了快速扫频等技术的使用。此外，到达锁模光梳状态后，由于腔内的热效应，腔内会形成对失谐量等支持关键参数的负反馈。当输入150 mW的泵浦功率时，“暗脉冲”光频梳的产生范围将达到97.5 GHz，超过了一整个自由光谱范围。这不仅意味着光频梳具备超宽的频率调谐范围，还突破性地让光频梳的运转摆脱了闭环稳频控制系统——只需普通的片上激光器就足够使“暗脉冲”光频梳稳定输出，为光频梳的集成化商业化发展迈出重要的一步。利用AlGaAs材料的强热光效应，锁模光梳产生后可在无外部反馈的情况下长时间稳定存在，实验上连续测试了微腔光梳长达7小时的稳定运行。除此之外，“暗脉冲”光频梳还具有很好的频率啁啾能力。通过对泵浦光的调制，调制频率会被转移到光频梳的所有谱线上，最大能产生超过10 GHz的频率移动，这对应了厘米量级的测距精度。啁啾是信号的频率随时间变化的现象，它的产生还受到受激拉曼散射、高阶色散等非线性效应影响。然而，由于“暗脉冲”相比传统光频梳所需的泵浦功率很低，上述非线性效应带来的啁啾频移可忽略不计。

该论文的共同第一作者为中心助理教授舒浩文，电子学院助理教授常林，物理学院博士研究生劳成昊，中心博士研究生沈碧涛。王兴军教授和John E. Bowers教授为论文的共同通讯作者。鹏城实验室余少华院士参与本工作并给予了重要指导。主要合作者还包括加州大学圣塔芭芭拉分校谢卫强博士（现为上海交通大学副教授），中心博士研究生张绪光、金明、陶源盛、陶子涵、常华墐，博士后陈睿轩，以及物理学院助理教授杨起帆。该工作由北京大学电子学院区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室作为第一单位完成。

论文原文链接：

https://www.researching.cn/articles/OJa164fb956bc0d621