高品质因子氧化硅微腔的制备和光频梳产生(特邀)

作者：高友; 刘拓; 王思宇; 郭海润^*

来源：红外与激光工程, 2022, 51(05): 103-110.

• 光学频率梳
• 回音壁模式微腔
• 激光熔融二氧化硅微腔

基于超高品质因子(Q值)和非线性光学微腔产生的光学频率梳(微腔光频梳)在大容量光通信、光学数据中心、光子神经形态运算以及大规模并行激光雷达等方面有着重要的应用。回音壁模式(WGM)微腔是研究微腔光频梳技术的一个重要平台，具有创纪录的超高Q值和超高精细度(Finesse)，能够实现超窄线宽激光、窄线宽光学频率梳，合成超低噪声的光子微波；同时也是研究腔内孤子动力学的重要平台，对掌握孤子态的光学频率梳特性起到了重要的支撑作用。利用二氧化碳(CO2)激光器熔融氧化硅(SiO2)石英棒制备了高Q值的WGM微腔。其自由光谱范围(FSR)在10 GHz以上，Q值达到了108。对腔的谐振和耦合理想特性进行了表征，并在开放环境下观察到微腔受潮引起的Q值退化现象，通过二次退火实现了Q值的回升。在SiO2微腔中验证了基于非线性克尔(Kerr)效应的光学频率梳产生，其主要状态为调整不稳定性主导的低相干频率梳。同时，实验中也观察到了对应于全相干耗散孤子态频率梳的“阶跃”信号，表明目前制备的SiO2微腔具备实现低噪声孤子光频梳的能力，并具有微腔光频梳的应用潜力。

• 单位
  上海大学