Light | 从可见到红外:碳化硅孤子光频梳
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光学频率梳(Optical frequency comb)是一种特殊的光源,其在频率域上具有严格相等的频率间隔,类似梳齿,所以被形象的称为“光频梳”。锁模的“光频梳”经傅里叶变换到时域上,则是一种在传播过程中可以维持波形不变的超短脉冲。
近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所欧欣团队与中国科学技术大学董春华团队、华东师范大学程亚团队以及深圳国际量子研究院的刘骏秋团队合作,在碳化硅的微腔孤子光频梳方面取得了重要进展。
研究团队在利用异质集成技术将高纯碳化硅晶圆与氧化硅绝缘衬底进行高强度键合,结合精密减薄技术,制备出晶圆级绝缘体上碳化硅薄膜(SiCOI),并采用飞秒激光光刻的方法制备了碳化硅微谐振腔,谐振腔的Q值可达4.5×10⁶。基于该谐振腔,在39mW的光泵浦下,可以产生谱宽为500 nm的光学频率梳。
该研究成果以“Soliton Formation and Spectral Translation into Visible on CMOS-compatible 4H-silicon-carbide-on-insulator Platform”为题发表在Light: Science & Applications。该研究工作得到了国家重点研发计划项目(2022YFA1404600),上海市基础研究项目(22JC1403300)等的支持。
图1:SiC孤子单孤子、双孤子的产生及其孤子噪声谱
图3:SiC微腔从红外到可见光频梳产生的动态过程
研究团队对从红外到可见光频梳产生过程的进行了动态观测。随着泵浦激光与微腔模式的失谐量减小,红外和可见光频梳逐渐密集,各个过程梳齿之间的频率关系满足倍频关系。
研究工作在150mW的泵浦光功率,可以实现超过150条可见光频率梳的产生,从红外到可见波段的转换效率高于目前氮化铝平台约一个量级。
研究团队基于碳化硅微腔实现的从红外到可见波段的光频梳对未来拓宽光频梳技术在光谱学上的应用以及实现频梳的片上自参考锁定具有重要的意义。
如下数据来自Web of Science,Light: Science & Applications的高被引文章数量在国内同类期刊中稳居领军地位。截至目前:
超过1500次引用的文章有1篇https://doi.org/10.1038/lsa.2014.99超过800次引用的文章有2篇https://doi.org/10.1038/lsa.2014.30超过600次引用的文章有5篇https://doi.org/10.1038/lsa.2016.133https://doi.org/10.1038/lsa.2014.48https://doi.org/10.1038/s41377-019-0194-2超过500次引用的文章有8篇https://doi.org/10.1038/lsa.2013.28https://doi.org/10.1038/lsa.2017.141https://doi.org/10.1038/lsa.2017.168超过400次引用的文章有13篇https://doi.org/10.1038/lsa.2013.26
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https://doi.org/10.1038/lsa.2017.146
https://doi.org/10.1038/lsa.2014.94
https://doi.org/10.1038/s41377-018-0078-x
https://doi.org/10.1038/s41377-019-0148-8超过200次引用的文章有67篇超过100次引用的文章有207篇超过50次引用的文章有430篇
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本文编辑:赵阳
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