Nat. Commun. | 使用硅芯光纤的全光纤异质集成频率梳生成技术

论文导读

      过去20年为先进的光频梳技术研究提供了肥沃的土壤，应运而生的光频梳技术已被广泛应用于电子、光子学等各个领域。然而，尽管光频梳种类繁多，但专门针对电信和光信号处理应用而设计的光频梳相对较少。这类应用要求光频梳所具有的特征与计量学中的完全不同，这也是科学家们不断努力探索的重要研究方向。近日，来自伦敦大学学院等科研人员利用异质集成的硅芯光纤生成了全光纤光频梳，该工作“All-fibre heterogeneously-integrated frequency comb generation using silicon core fibre”发表在Nature子刊Nature Communications上。这项工作为产生信号处理所用的光频梳提供了实用的方案，有望进一步扩宽光频梳的应用场景。

研究背景

      光频梳能够产生间隔精确的相位相干光谱，自其诞生以来便不断地为频率控制和计量领域注入新鲜的活力。在过去的十年中，许多科研工作都聚焦于将光频梳应用在光通信、光谱学、微波光子学和光辅助信号处理等场景中。计量学中需要光频梳具有“超过一个倍频程”的光谱带宽以便于实现自参考，然而，在通信和信号处理应用中，通常只需要几十纳米的带宽，但要求梳状谱具有高功率、高光信噪比、平坦的光谱响应和窄线宽。此外，光频梳光源的紧凑性和温度稳定性也是大多数实际应用中所必须具备的先决条件。

技术突破

      在本工作中，作者创新性地提出一种使用硅芯光纤的全光纤异质集成频率梳生成技术，该技术结合硅芯光纤高非线性系数的有点和光纤无腔光频梳的优点，可以产生30 nm带宽、12 dB平坦度、大于30 dB光信噪比和小于3 kHz线宽的光频梳，这些优良的特性对于相位相干通信和微米/毫米波生成等领域的许多实际应用来说是非常可贵的。此外，该方案的无腔设计可以支持调谐波长和梳间距，从而实现高分辨率双梳光谱以及双梳射频处理。

观点评述

      本文结合了高非线性硅波导和光纤无腔光频梳的优点，提出一种使用硅芯光纤的全光纤异质集成频率梳生成技术，以紧凑便携的形式为电信和光信号处理领域提供无腔、对温度不敏感和高功率的光频梳光源，填补了光频梳众多科学研究中的一个重要空白，对需要信号生成、处理和检测的光梳应用具有深远意义。

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