研究前沿：纳米光子电路-双向克尔谐振腔 | Nature Photonics

今日新材料 · 公众号 · · 2025-03-06 00:08

正文

激光源，可以提供动力给超快数据传输、计算加速、超高速信号传输和传感应用（如化学检测、距离测量和模式识别）。这些应用的规模，正在不断增长，推动了大规模并行处理的多波长激光器创新。

今日，美国国家标准与技术研究院Jizhao Zang等，在Nature Photonics上发文，报道了一种纳米光子克尔谐振器电路，将输入激光的功率转换为接近单位效率的正常色散孤子频率梳。

通过耦合前向和后向传播，实现了双向克尔谐振器，支持通用相位匹配，但也通过双面发射打开额外损耗。因此，诱导谐振器的前向外部耦合端口的反射，以利于反向传播，从而形成有效的单向孤子。

纳米光子学的相干背散射，提供了在克尔谐振器中，将任意相位匹配和有效的激光功率消耗置于平等基础上的控制。在过耦合腔情况下，还测得40mW输入泵浦激光器的转换效率为65%；非线性电路消耗97%的泵浦，产生最大可能的梳状功率。

这项工作开启了集成光子学中的高效孤子形成，探索能量如何在非线性电路中流动，并使激光源用于先进传输、计算、量子传感和人工智能等应用。

Laser power consumption of soliton formation in a bidirectional Kerr resonator.

双向克尔谐振腔中，孤子形成的激光功耗。

图1: 纳米光子电路中的孤子形成。

图2: 纳米光子电路结构的表征。

图3: 纳米光子电路中的激光功耗和转换效率conversion efficiency，CE。

图4:纳米光子电路的实际特性。

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