光學(xué)回音壁模式（whispering gallery mode）是由于全反射將光束縛在球形或者環(huán)形諧振腔中而形成的一種諧振模式，可利于在微納尺度上制成光學(xué)諧振腔，并具有超高的品質(zhì)因子（Q值）。這類諧振腔中的光子壽命可以高達(dá)毫秒量級，因此在光子存儲、光學(xué)傳感、絕熱調(diào)控、超穩(wěn)激光、光學(xué)非線性調(diào)控等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。回音壁模式微腔也是研制微納尺度激光頻率梳的重要平臺（簡稱“微腔光頻梳”），能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊型的精密時(shí)間-頻率參考源，以及超低噪聲的光頻-微波信號轉(zhuǎn)換，是當(dāng)前微納光子學(xué)領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。

光學(xué)回音壁模式氟化鎂微腔中產(chǎn)生的激光頻率梳

模間串?dāng)_是回音壁模式微腔中普遍存在的現(xiàn)象。由于模式數(shù)量眾多，模式間的耦合作用十分復(fù)雜，潛在的強(qiáng)耦合會破壞微腔光頻梳的穩(wěn)定性。針對這一問題，上海大學(xué)通信學(xué)院郭海潤教授團(tuán)隊(duì)近日在微腔光頻率梳的模間耦合特性研究方面取得重要進(jìn)展，驗(yàn)證了模間色散對于激光頻率梳的寬帶光譜整形作用，相關(guān)成果以”O(jiān)ptical microcombs in whispering gallery mode crystalline resonators with dispersive intermode interactions”為題于2022年11月30日發(fā)表于國際光學(xué)學(xué)會期刊《Photonics Research》（JCR和中科院一區(qū)）。

這項(xiàng)工作中，團(tuán)隊(duì)從光學(xué)回音壁模式微腔的制備、微腔中的激光頻率梳產(chǎn)生、模間耦合作用的激發(fā)與分析等多個(gè)方面開展了系統(tǒng)性的研究。團(tuán)隊(duì)制備了品質(zhì)因子接近百億（1010）的回音壁模式晶體微腔，并在微腔中實(shí)現(xiàn)了重復(fù)頻率近13GHz（對應(yīng)于微波KU-波段）的激光頻率梳。通過在相鄰的耦合模式間引入泵浦激光，團(tuán)隊(duì)觀察并驗(yàn)證了由模間色散調(diào)控的多種激光頻率梳狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與預(yù)想的理論模型吻合。“我們的研究成果為回音壁模式微腔中的激光頻率梳產(chǎn)生提供了一些新思路，也有助于理解微腔中復(fù)雜的非線性動力學(xué)現(xiàn)象”郭海潤說。

這項(xiàng)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、上海市科技發(fā)展基金等項(xiàng)目的資助。上海大學(xué)特種光纖與光接入網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是論文的第一完成單位。

審核編輯：郭婷