論文の概要: Integrated frequency-modulated optical parametric oscillator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.04200v1
• Date: Sun, 9 Jul 2023 15:08:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-11 15:02:24.758017
• Title: Integrated frequency-modulated optical parametric oscillator
• Title（参考訳）: 周波数変調光パラメトリック発振器
• Authors: Hubert S. Stokowski, Devin J. Dean, Alexander Y. Hwang, Taewon Park, Oguz Tolga Celik, Marc Jankowski, Carsten Langrock, Vahid Ansari, Martin M. Fejer, and Amir H. Safavi-Naeini
• Abstract要約: 電気光学とパラメトリック増幅を組み合わせた集積光周波数コム発生器を提案する。 FM-OPOマイクロコムはパルスを形成しないが、運用上の単純さと効率のよいポンプ電力利用を維持している。 FM-OPOマイクロコームは、マイクロコームの分野に新しいアプローチをもたらし、小型化精度測定の時代を告げる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.82374977939355
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Optical frequency combs have revolutionized precision measurement, time-keeping, and molecular spectroscopy. A substantial effort has developed around "microcombs": integrating comb-generating technologies into compact, reliable photonic platforms. Current approaches for generating these microcombs involve either the electro-optic (EO) or Kerr mechanisms. Despite rapid progress, maintaining high efficiency and wide bandwidth remains challenging. Here, we introduce a new class of microcomb -- an integrated optical frequency comb generator that combines electro-optics and parametric amplification to yield a frequency-modulated optical parametric oscillator (FM-OPO). In stark contrast to EO and Kerr combs, the FM-OPO microcomb does not form pulses but maintains operational simplicity and highly efficient pump power utilization with an output resembling a frequency-modulated laser. We outline the working principles of FM-OPO and demonstrate them by fabricating the complete optical system in thin-film lithium niobate (LNOI). We measure pump to comb internal conversion efficiency exceeding 93% (34% out-coupled) over a nearly flat-top spectral distribution spanning approximately 1,000 modes (approximately 6 THz). Compared to an EO comb, the cavity dispersion rather than loss determines the FM-OPO bandwidth, enabling broadband combs with a smaller RF modulation power. The FM-OPO microcomb, with its robust operational dynamics, high efficiency, and large bandwidth, contributes a new approach to the field of microcombs and promises to herald an era of miniaturized precision measurement, and spectroscopy tools to accelerate advancements in metrology, spectroscopy, telecommunications, sensing, and computing.
• Abstract（参考訳）: 光周波数コムは精密測定、時間保存、分子分光に革命をもたらした。 コーム生成技術をコンパクトで信頼性の高いフォトニックプラットフォームに統合することである。 最近のマイクロコンブ生成のアプローチには、電気光学(eo)機構とケラー機構がある。 急速な進歩にもかかわらず、高い効率と広い帯域幅を維持することは依然として困難である。 本稿では、電気光学とパラメトリック増幅を組み合わせて周波数変調光パラメトリック発振器(FM-OPO)を生成する集積型光周波数コム発生器の新たなクラスを紹介する。 eoやカーコームとは対照的に、fm-opoマイクロコームはパルスを形成するのではなく、周波数変調レーザーに似た出力で操作の単純さと高効率なポンプ電力利用を維持している。 FM-OPOの動作原理を概説し, 薄膜ニオブ酸リチウム (LNOI) で完全な光学系を作製した。 約1,000モード (約6 THz) にまたがるほぼ平らなスペクトル分布に対して, 内部変換効率が93%(34%外結合)を超えるようにポンプを計測した。 EOコムと比較して、損失よりもキャビティ分散がFM-OPO帯域幅を決定するので、より小さいRF変調パワーでブロードバンドコムを実現することができる。 fm-opoマイクロコームは、その堅牢な運用ダイナミクス、高効率、大きな帯域幅を持ち、マイクロコームの分野への新しいアプローチに貢献し、小型化による精密測定の時代と、メトロロジー、スペクトロスコピー、通信、センシング、コンピューティングの進歩を加速する分光ツールの確立を約束している。

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