克服全谱赫兹线宽微梳的热折射噪声限制

《Nature Communications》：Overcoming the thermo-refractive noise limit for a full-spectrum Hertz-linewidth microcomb

　　

摘要

结合高重复频率和赫兹级线宽的芯片级微梳对于精密测量和并行相干通信至关重要。自注入锁定（SIL）已被广泛使用，但它存在一个根本性限制：微谐振器必须同时产生微梳信号并抑制噪声，这导致线宽受到热折射噪声（TRN）的限制。这在重复频率和线宽之间形成了一个根本性的权衡。在这里，我们通过一种级联架构克服了这一限制，实现了这两种功能的解耦。首先，将SIL应用于微谐振器可以产生一个孤子微梳，从而确定重复频率，并释放腔内泵浦信号；其次，通过光纤延迟将光注入锁定技术应用于该泵浦信号，延长系统的有效相干时间，以克服TRN带来的线宽限制。这种功能解耦使噪声降低了约70分贝，从而得到了一个100 GHz的微梳，其所有梳齿的线宽均为均匀的3–15 Hz洛伦兹线宽。我们的模块化设计使得微梳能够实现可扩展性和相干性，适用于下一代计量、传感和通信应用。