绝热色散管理的频率梳产生制造技术

提供用于在芯片上提供色散管理的耗散克尔孤子的方法和装置。也提供用于生成这种孤子的微谐振器。由在频率梳上的实时动力学测量可以使能孤子。进一步提供方法以在具有在600fs时间分辨率的超快时间透镜放大器的快时间轴和经由具有同步光纤频率梳参考的光学采样的慢时间轴两者中，确定腔内场的时间结构。与静态状况相对，实现了色散管理的耗散克尔孤子的数量级放大的稳定区。

Frequency comb generation for adiabatic dispersion management

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】绝热色散管理的频率梳产生关于联邦政府资助研究的声明此专利技术是在海军研究办公室授予的批准No.N00014-14-1-0041和空军科学研究办公室授予的批准No.FA95500-15-1-0081的政府支持下完成的。政府在该专利技术中具有一定的权利。
专利技术一般地涉及用于在频率梳中芯片级色散管理的耗散克尔孤子的生成的方法和装置，以及在锁模和脉冲激光器中它们的应用。
技术介绍
耗散孤子和来自噪声的非均匀孤立模式的自发形成在跨诸如发育生物学形态产生、远离平衡化学动力学、分形和混沌的形成、光学流氓波的创建以及时空光弹的产生的广泛学科中具有类似物和经验，(见，例如，P.Grelu和N.Akhmediev，Nat.Photon.6，84(2012)；J.M.Dudley等，Nat.Photon.8，755(2014)；以及D.R.Solli等，Nature450，1054(2007)，其公开由引用并入本文。)由于容易地可取得的参数空间，已利用锁模激光器作为观察超临界和亚临界分岔的有用平台。此包括非线性耗散动力学的研究，其中克尔非线性由腔色散平衡，并且腔损耗由非线性增益和谱过滤补偿。(见，例如，H.A.Haus，J.G.Fujimoto，和E.P.Ippen，J.Opt.Soc.Am.B8，2068(1991)；以及I.S.Aranson和L.Kramer，Rev.Mod.Phys.74，99(2002)，其公开由引用并入本文。)调查研究已导致孤子爆炸、孤子分子的合成和分解的发现，以及具有前所未有的脉冲能量和输出稳定性的新型锁模激光器的专利技术。(见，例如，S.T.Cundiff，J.M.Soto-Crespo和N.Akhmediev，Phys.Rev.Lett.88，073903(2002)；V.Roy，M.Olivier，F.Babin和M.Piché，Phys.Rev.Lett.94，203903(2005)；K.Tamura等，Opt.Lett.18，1080(1993)；Phys.Rev.Lett.92，213902(2004)；A.Chong，W.H.Renninger和F.W.Wise，Opt.Lett.32，2408(2007)；X.Wu等，Opt.Express17，5580(2009)，其公开由引用并入本文。)这种色散管理技术具有扩宽锁模物理的范围的潜能，以及解决由过度累积的非线性相位引起的高能脉冲破碎的问题，其为其中脉冲稳定传播的传统的腔中的严重限制。(见，例如，H.A.Haus等，IEEEJ.Quant.Electron.31，591(1995)；T.Yu等，Opt.Lett.22，793(1997)以及B.Bale，S.Boscolo和S.Turitsyn，Opt.Lett.21，3286(2009)，其公开由引用并入本文。
技术实现思路
实施例涉及一种基于微谐振器的光学频率梳，包括：光学泵浦，所述光学泵浦被配置为产生光的脉冲；以及微谐振器腔，所述微谐振器腔包括：输入波导，所述输入波导被配置为接收由光学泵浦产生的多个脉冲，具有绝热锥形宽度的微环波导，所述微环波导被配置为产生克尔频率梳，所述克尔频率梳生成单模、色散管理的耗散克尔孤子；耦合区域，所述耦合区域用于耦合来自输入波导的脉冲到微环波导中，以及输出波导，所述输出波导被配置为输出由所述微环波导产生的脉冲。在其他实施例中，所述微谐振器是由Si3N4材料形成的。在还其他实施例中，所述微环波导的变化的宽度被配置为沿着所述微谐振器腔引起对所述脉冲的振荡群速度色散。在又其他实施例中，所述振荡群速度色散被配置为类高斯光谱。在还又其他实施例中，所述耦合区域中的所述输入波导和所述微环波导被配置为单模。在还又其他实施例中，所述色散是三阶色散效应。在还又其他实施例中，所述光学泵浦包括外腔二极管激光器ECDL。在还又其他实施例中，所述微谐振器被配置为在近零的净腔群速度色散下在拉伸脉冲模式中操作。在还又其他实施例中，所述光的脉冲到所述微环波导中的耦合是近似临界的。其他实施例涉及微谐振器，包括具有绝热锥形宽度的微环波导，所述微环波导被配置为产生克尔频率梳，所述克尔频率梳生成单模、色散管理的耗散克尔孤子。在还其他实施例中，所述微谐振器是由Si3N4材料形成的。在又其他实施例中，所述微环波导的变化的宽度被配置为沿着所述微谐振器腔引起对所述脉冲的振荡群速度色散。在还又其他实施例中，所述振荡群速度色散被配置为类高斯光谱。在还又其他实施例中，所述输入波导和所述耦合区域中的所述微环波导被配置为单模。在还又其他实施例中，所述色散是三阶色散效应。还其他实施例涉及制造微谐振器的方法，包括：在半导体芯片衬底顶上沉积下包层氧化物；在所述下包层氧化物顶上沉积Si3N4层；光刻图案化和蚀刻所述Si3N4层，以形成具有绝热锥形宽度的色散管理的微环波导；退火所述波导；以及用氧化物层覆盖所述微谐振器。在其他实施例中，至少一个绝热模式转换器被设置在所述微谐振器和总线波导之间。又其他实施例涉及形成单模、色散管理的耗散克尔孤子的方法，包括：注入光的脉冲至微谐振器腔中，包括：输入波导，所述输入波导被配置为接收由光学泵浦产生的脉冲，具有绝热锥形宽度的微环波导，所述微环波导被配置为产生克尔频率梳；用于耦合来自所述输入波导的脉冲到所述微环波导中的耦合区域，以及输出波导，所述输出波导被配置为输出由所述微环波导产生的孤子脉冲。在其他实施例中，所述微环波导的变化的宽度被配置为沿着所述微谐振器腔引起对所述脉冲的振荡群速度色散。在还其他实施例中，所述振荡群速度色散被配置为类高斯光谱。在许多实施例中，专利技术涉及用于生成色散管理的耗散孤子的方法和装置。各种实施例涉及包括绝热锥形波导的芯片级色散管理的耗散克尔孤子。其他实施例涉及包括具有变化宽度的波导的微谐振器，该变化的宽度被配置为沿着腔提供振荡群速度色散(GVD)。还其他实施例涉及微谐振器，其中波导是由形成的Si3N4形成的。又其他实施例涉及微谐振器，其中谐振器进一步被配置为抑制模式杂化引起的对耗散孤子的产生的扰动。还又其他实施例涉及微谐振器，其中微谐振器包括总线波导和腔波导，并且其中两个波导被配置为在耦合区域内是单模的。还又其他实施例涉及使用绝热锥形谐振器形成稳定孤子和孤子脉冲的方法。还又其他实施例涉及使用绝热锥形谐振器形成光脉冲、等间隔光脉冲和非等间隔光脉冲中的一个或更多个的多重孤子的方法。还又其他实施例涉及克服绝热锥形谐振器中的高能脉冲破碎的方法。另外的实施例和特征部分地在随后的描述中阐述，并且部分地对于本领域技术人员在说明书的检查后将变得是明显的，或者可以由专利技术的实践来学习。由参考说明书的剩余部分和形成次公开的一部分的附图，可以实现对本专利技术的本质和优点的进一步理解。附图说明参考以下图和数据图将更全面地理解说明书和权利要求，其被呈现为专利技术的示例性实施例，并且不应被解释为本专利技术范围的完全的详述。图1a至1g提供了根据实施例的具有绝热锥形Si3N4微环的色散管理的耗散克尔孤子的产生的测试结果，其中：a)是根据实施例的锥形Si3N4微环的概念示意图和沿着腔的呼吸脉冲演化，其中腔波导的变化的宽度提供振荡群速度色散(GVD)；b)是用高分辨率相干扫描波长干涉仪(SWI)测量的锥形S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微谐振器的光学频率梳，包括：光学泵浦，所述光学泵浦被配置为产生光的脉冲；以及微谐振器腔，所述微谐振器腔包括：输入波导，所述输入波导被配置为接收由光学泵浦产生的多个脉冲，具有绝热锥形宽度的微环波导，所述微环波导被配置为产生克尔频率梳，所述克尔频率梳生成单模、色散管理的耗散克尔孤子；耦合区域，所述耦合区域用于耦合来自输入波导的脉冲到微环波导中，以及输出波导，所述输出波导被配置为输出由所述微环波导产生的脉冲。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.31 US 62/415,2911.一种基于微谐振器的光学频率梳，包括：光学泵浦，所述光学泵浦被配置为产生光的脉冲；以及微谐振器腔，所述微谐振器腔包括：输入波导，所述输入波导被配置为接收由光学泵浦产生的多个脉冲，具有绝热锥形宽度的微环波导，所述微环波导被配置为产生克尔频率梳，所述克尔频率梳生成单模、色散管理的耗散克尔孤子；耦合区域，所述耦合区域用于耦合来自输入波导的脉冲到微环波导中，以及输出波导，所述输出波导被配置为输出由所述微环波导产生的脉冲。2.根据权利要求1所述的频率梳，其中所述微谐振器是由Si3N4材料形成的。3.根据权利要求1所述的频率梳，其中所述微环波导的变化的宽度被配置为沿着所述微谐振器腔引起对所述脉冲的振荡群速度色散。4.根据权利要求3所述的频率梳，其中所述振荡群速度色散被配置为类高斯光谱。5.根据权利要求1所述的频率梳，其中所述耦合区域中的所述输入波导和所述微环波导被配置为单模。6.根据权利要求1所述的频率梳，其中所述色散是三阶色散效应。7.根据权利要求1所述的频率梳，其中所述光学泵浦包括外腔二极管激光器ECDL。8.根据权利要求1所述的频率梳，其中所述微谐振器被配置为在近零的净腔群速度色散处在拉伸脉冲模式中操作。9.根据权利要求1所述的频率梳，其中所述光的脉冲到所述微环波导中的耦合是近似临界的。10.一种微谐振器，包括具有绝热锥形宽度的微环波导，所述微环波导被配置为产生克尔频率梳，所述克尔频率梳生成单模、色散管理的耗散...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨伟，黄树伟，李勇楠，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US