辅助泵辅助微梳中参数驱动的拍频呼吸孤子的观测

Kerr微腔光频梳双泵辅助下观察到呼吸子现象，其存在范围和呼吸频率与泵频相关，模式数依赖分布及避免模态交叉增强效应被实验和理论验证。摘要分隔符：

　　

摘要：

在Kerr微腔中产生的光学频率梳为微型化频率梳系统提供了一个有前景的平台。虽然单泵配置已经得到了广泛研究，但双泵和多泵方案为精确控制和定制频率梳的产生动态和特性提供了新的自由度。在这里，我们展示了在辅助泵辅助的微频率梳产生方案中，由共传播的泵浦引起的孤子呼吸现象，这种现象被称为参量拍频驱动的呼吸器。这些呼吸器具有独特的存在范围，并且明显依赖于呼吸频率，这与内在的和模式间的呼吸器孤子有所不同。我们通过实验揭示了呼吸频率与泵浦频率之间的关系，以及相对呼吸深度在频率梳线上的模式数依赖性分布。还观察到了由避免模式交叉触发的呼吸增强现象。基于双泵Lugiato-Lefever方程的理论分析和数值模拟与实验结果一致。我们的发现不仅揭示了共极化双泵产生的微谐振器孤子频率梳中的关键不稳定特性，还从根本上强调了为了在实际的Kerr频率梳光子系统中实现更高的稳定性和操作性能，优化泵浦架构的必要性。

引言

高Q值Kerr微谐振器的卓越特性，特别是它们通过亚毫米级尺寸实现前所未有的光子集成能力、GHz到THz的重复频率，以及非凡的光与物质相互作用，使它们成为现代光子学研究中的一个革命性平台[1]。在这些设备中可以产生耗散Kerr孤子（DKSs），它们是在色散与非线性、增益与损耗之间的双重平衡下自我强化的结构[2]。DKS在时间域表现为超短光脉冲，同时在太赫兹光谱窗口内展现出等间隔的光学频率梳。这些独特特性使它们在各个领域展现出显著的潜力，从高容量相干光通信[3]和光子射频信号处理[4]到非线性光学现象的基础研究[5],[6],[7]。传统的DKS产生依赖于单连续波（CW）泵浦，系统经历一系列非线性状态转换：通过调制不稳定性（MI）形成初始图灵模式，随后的混沌MI扩展，呼吸孤子状态，最终达到稳定的孤子状态[8]。最近的发展通过双泵和多泵架构扩展了这一范式，这些架构利用了额外的自由度。值得注意的是，辅助泵辅助的微频率梳产生方法[9],[10],[11]使用蓝移的次级泵来抑制在从高功率到低功率状态转换过程中由主泵产生的热不稳定性[12]。这种技术已在不同的平台上得到广泛应用[13],[14],[15]，并显著提高了微频率梳的稳定性和实用性[16]。除了DKS的产生之外，双泵和多泵配置还实现了诸如双孤子频率梳流[17]、可重构的完美孤子晶体[18]、相位匹配的梳光谱扩展[19],[20]、[21]，以及Kerr诱导的同步光频分频[22],[23]等功能。此外，它们还揭示了传统CW泵浦之外的许多新的非线性动态，包括孤子碰撞[25]、异核孤子分子[26]和暗-亮孤子束缚态[27]。