摘要：氟化镁微腔光频梳具有体积小、功耗低、光谱覆盖范围广、色散可调控的优势,在光通信、中红外光谱等领域有着潜在应用前景.本文研究了氟化镁回音壁模式微瓶腔平台产生的光频梳光谱特性.为了优化氟化镁微瓶腔光频梳的光谱分布,利用有限元法迭代求解了瓶腔结构在不同曲率和轴向模式下的二阶色散及高阶色散,通过分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程仿真了不同轴向模式激励下的光频梳光谱演变过程.结果表明,在最佳曲率半径下通过低阶轴向模式激励可以实现宽带范围的近零反常色散调谐,而高阶轴向模式将导致微瓶腔呈现弱正常色散.在低阶轴向模式下较弱的反常色散使光频梳的带宽得到展宽,证明了三阶色散和负的四阶色散可以展宽克尔孤子光频梳;在高阶轴向模式下弱正常色散抑制了克尔光频梳的产生,拉曼光频梳占主导地位.在适宜的泵浦条件下通过调控微瓶腔的轴向模式可以实现克尔孤子光频梳和拉曼光频梳的选择性激发.本文工作的开展将为氟化镁微腔色散设计及宽带克尔孤子光频梳、拉曼光频梳实验调控提供指导意义.

摘要：提出一种高平坦宽带光学频率梳(OFC)信号产生方案,对高平坦、宽带电光频梳信号产生机理与方法开展了理论研究与仿真分析。在仿真分析中,利用双驱动马赫-曾德尔调制器产生光频梳信号,利用相位调制器进一步提升梳状线的数量,最后通过联合优化马赫-曾德尔调制器的驱动信号功率和直流偏置电压来提高平坦度。仿真结果显示,该方案可产生带宽为1.08 THz的宽带光频梳信号,音噪比(TNR)达到60 dB、平坦度达到0.5 dB。将所提方案应用于光载太赫兹通信系统,通过仿真验证了单通道及多通道16阶正交幅度调制(16QAM)太赫兹信号在背对背(BTB)或10 km光纤传输情况下的传输性能。结果表明,上述每种情况下的误码率都低于前向纠错码的阈值。

摘要：基于氮化硅的微腔是一种应用广泛的集成光学器件,不仅可以输出用于精密测距和光钟的光频梳,而且能够作为高效的片上量子光源。微腔中光频梳的稳定性是实际应用的重要条件。在理论和实验上研究了氮化硅微腔中光频梳的演化及热自稳定性。在微腔非线性过程和热动力学的基础上,分析了在不同功率和失谐的连续光泵浦下微腔中光频梳的梳态演化和热自稳定性。结果表明,可以通过精确控制微腔的泵浦功率和失谐量调节“图灵环”态的输出,同时微腔系统可通过功率和波长扰动导致的共振漂移补偿噪声的影响,实现稳定运转。该研究为基于微腔量子光源的实验提供了必要基础。

摘要：为提高光频梳带宽和谱线平坦度,设计了一种基于偏振复用和电吸收调制(EAM)技术的光频梳产生方案。通过调整EAM参数产生除中心载波外的高平坦度光频梳,再结合偏振复用技术优化中心载波峰值功率,使得光频梳带宽整体提升一倍。文中讨论了相关参数对光频梳平坦度的影响,利用Optisystem软件搭建了基于该方案的微波频率可调载波重用全双工光载无线系统(RoF)。研究结果表明,在下行链路中当误码率为10时,传输10 km与背靠背传输相比功率代价仅为0.42 dB。

摘要：光纤激光器是二十世纪科学技术的一项重大成就,它具有低损耗、低功耗、结构简单、集成度高等优点。文章主要对基于掺铒光纤激光器的光频梳系统进行设计,搭建了全光纤结构的飞秒激光器,并且完成了光功率放大和重复频率锁定的实验研究。在实验中搭建的飞秒激光器的输出功率为0.63 mW,重复频率为90 MHz,光谱宽度为12.49 nm,通过放大器放大后光功率达到45 mW,光谱宽度展宽到42 nm,最后通过PID控制器,将激光器的重复频率锁定到稳定的参考信号源上,在0~1000 s记录时间内,记录数据的标准差为156 μHz。通过以上实验,文章不仅实现了对飞秒脉冲的光放大,还完成了对飞秒激光器重复频率的锁定,搭建出了一台可用于精密测量等领域的实用型飞秒光频梳。

摘要：微腔光频梳具有功耗低、可集成、梳齿间隔可调的特点,在各个领域都有广泛的应用。绝缘层上的硅(SOI)材料加工工艺与现有的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺兼容,使其成为最具前景的光子平台之一。本文设计了一种截面为脊形的硅基微环谐振腔,研究了各个几何参数对微环谐振腔色散的影响;数值求解了微环谐振腔热动态方程,并分析了不同参数对微环谐振腔热动态效应的影响。数值求解了LLE(Lugiato-Lefever Equation)模型,由于SOI微腔光频梳理论研究大多忽略了热光效应,因此本文分析了在模型中引入热光效应项后对光频梳产生和演化的影响。数值结果表明,在温度变化范围为0~0.16℃条件下,时域上光场最大功率值增加了22%,频域上光频梳展宽了221 nm。最后对两种热光效应条件下光频梳输出频谱进行分析,结果表明,光频梳在热光效应温度变化范围为0~0.32℃的情况下,相较于0~0.16℃的情况,带宽展宽了353 nm。

摘要：非线性光纤在光通讯、光传感、光学频率转换、超快光纤激光器、光频梳及超连续激光等众多领域展现出重要应用前景^(1-5)。然而,目前绝大多数光纤器件都是基于传统的石英光纤,这些光纤仅具有微弱的三阶非线性效应以及接近于零的二阶非线性效应,严重限制了它在非线性光学领域的应用范围。目前,提高光纤非线性效应的方法主要分为两大类:(1)通过优化光纤结构设计,减小光纤的有效纤芯面积,进而提高光纤非线性^(6-8)。(2)通过对传统石英纤芯进行掺杂(如硫化物等)或者直接生长非石英纤芯(如硅、锗等)来提高光纤非线性效应^(9-11)。

摘要：量子级联激光器具有效率高、体积小、功耗低、波长可大范围选取的特点,已经被广泛应用于定向红外对抗系统、自由空间光通信和痕量气体传感等领域。回顾了量子级联激光器近20年的进展。首先总结了量子级联激光器的总体发展历程和发光原理;接着介绍了主要用于定向红外对抗的大功率量子级联激光器的几种典型有源区结构设计,然后讨论了气体传感用的单模分布反馈量子级联激光器;接着又论述了单片集成高亮度量子级联激光器相干阵列的研究情况;此外,还介绍了自由空间通信用的量子级联激光器的发展情况;最后,描述了近些年才出现中红外量子级联激光器光频梳的研究进展。

摘要：基于高品质因子微谐振腔的参量四波混频实现光学频率梳是一种新的频率梳实现方法,拓展了传统固体及非线性光纤飞秒激光器等光频梳的应用范围,在精密频率标定、天文光谱校准、任意波形产生、光学存储和孤子传输、片上通信用光源等方面具有较高的优势。本文简要总结、评述了几种主要的光频梳动力学分析模型及数值方法,以及这些不同方法的内在联系。基于描述光频梳动态行为的非线性Lugiato-Lefever方程分析了可能存在的动力学过程,并据此对不同特点光频梳进行了分类。通过设计反馈结构理论上研究了正常色散微腔和反常色散微腔的光梳特点,探讨了作为片上光互连用多波长光源应满足的条件及可能的实现途径。

摘要：利用光频梳技术,北京量子信息科学研究院(简称北京量子院)首席科学家袁之良团队在世界上首次实现开放式架构双场量子密钥分发系统,完成615公里光纤量子密钥分发实验,相当于可在北京与青岛之间搭起一座密钥分发“安全桥”。新型开放式架构设计更加简洁,能极大节约系统建设成本,助力未来实现在城市间拨打“量子语音电话”。相关研究成果近日发表于《自然-通讯》。