微小光共振器を用いたデュアルコム分光

使用微观光学腔的双梳光谱

• 批准号: 16J04286
• 负责人: 鈴木 良
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J04286/
• 关键词: 微小光共振器; マイクロコム; 光周波数コム; デュアルコム; 光共振器; 非線形光学; 共振器オプトメカニクス; デュアルコム分光

本研究課題は，小型・高繰り返し周波数（数10 GHz程度）のデュアルコム光源に向けて，微小光共振器から低ノイズのマイクロコムを発生する研究である．マイクロコムとは，微小光共振器内の四光波混合を介して，１周波数入力から発生する多周波数出力の光を指す．本年度の研究実施状況は主に，（１）単一微小光共振器を用いた新たなデュアルコム発生法の提案，（２）ソリトンマイクロコム発生，であった．下記の（１）と（２）の技術を組み合わせることで，デュアルコム分光やLiDARに必要となる光源の開発が実現される事が期待できる．（１）デュアルコム応用では，繰り返し周波数のわずかに異なる二つのパルス列を利用するが，これに繰り返し周波数の高いマイクロコムを用いると，分光やLiDARにおいて速いスキャン速度が可能となる．本研究では，単一微小光共振器の二つの異なる横モードをポンプすることで，デュアルコムを発生させる系を提案した．この系では，二つのコムが同じ共振器(機械的振動や熱的揺らぎ)とフィードバック機構を共有することで，コム同士の相対的なコヒーレンスが維持される．本研究では，結合Lugiato-Lefever方程式を用いて，単一共振器中のデュアルコム発生についてシミュレーションと解析を行い，特にデュアルコム間のソリトン補足について詳細に調べた．（２）マイクロコムは微小光共振器から発生する多周波数出力の光を指すが，この各周波数成分の位相関係が揃っていれば，パルスレーザとして用いることが出来る．この光パルスは，共振器内でソリトン伝搬することからソリトンマイクロコムなどと呼ばれる．デュアルコム分光などの応用で，高い感度を得るためには，この光パルスの発生が必要となる．そこで，フッ化マグネシウム材料で作製された微小光共振器を用いることで，その発生を確認し，発生安定化のためのフィードバック系の構築を行った．

该研究主题是生成从微观谐振器到具有较小的高重复频率（大约数十个GHz）的双弯曲光源的低噪声微瘤。 Microcomb是指通过微型光谐振器中的四波混合而产生的多频输出的光。今年进行的研究的主要状态是（1）使用单个微光谐振器和（2）孤子微型尸体生成的一种新的双梳子生成方法。通过结合以下技术（1）和（2）的技术，可以预计将实现双COM光谱和LIDAR所需的光源的发展。 （1）在双重COM应用中，使用了两个具有略有不同重复频率的脉冲列，但是使用具有高重复频率的微型弹药可以允许光谱和激光镜头中更快的扫描速度。在这项研究中，我们提出了一个系统，该系统通过泵送单个微分辨率谐振器的两个不同的横向模式来生成双梳。在该系统中，两个梳子共享相同的谐振器（机械振动和热波动）和反馈机制，以保持梳子的相对连贯性。在这项研究中，我们使用耦合的Lugiato-Lefever方程模拟和分析了单个谐振器中的双重comm生成，尤其是我们详细研究了双重通信之间的孤子补充。 （2）微型伯明是指从微光谐振器产生的多频输出的光线，但是如果每个频率组件的相位关系一致，则可以用作脉冲激光器。该光学脉冲称为孤子微泡，因为它在谐振器中传播了孤子。为了在双重COM光谱等应用中获得高灵敏度，需要产生这种光学脉冲。因此，通过使用由氟化镁材料制成的微光谐振器，确认了其生成并构建了反馈系统以稳定发电。

项目成果

Raman comb generation through broadband gain in a silica microresonator

通过二氧化硅微谐振器中的宽带增益产生拉曼梳

• 发表时间: 2018
• 作者: Ryo Suzuki;Akihiro Kubota;Atsuhiro Hori;Shun Fujii;and Takasumi Tanabe
• 通讯作者: and Takasumi Tanabe

Effects with Kerr comb in silica toroid microcavity: Raman scattering and third harmonic generation

二氧化硅环形微腔中克尔梳的影响：拉曼散射和三次谐波产生

• 发表时间: 2016
• 作者: R. Suzuki;T. Kato;A. Chen-Jinnai;T. Kobatake;S. Fujii;and T. Tanabe
• 通讯作者: and T. Tanabe

Broadband gain induced Raman comb formation in a silica microresonator

• DOI: 10.1364/josab.35.000933
• 发表时间: 2017-12
• 期刊: Journal of The Optical Society of America B-optical Physics
• 影响因子: 1.9
• 作者: R. Suzuki;Akihiro Kubota;Atsuhiro Hori;Shun Fujii;T. Tanabe

Suppression of optomechanical parametric oscillation in a toroid microcavity assisted by a Kerr comb

克尔梳辅助的环形微腔中光机械参量振荡的抑制

• DOI: 10.1364/oe.25.028806
• 发表时间: 2017
• 期刊: Optics Express
• 影响因子: 3.8
• 作者: Suzuki Ryo;Kato Takumi;Kobatake Tomoya;Tanabe Takasumi
• 通讯作者: Tanabe Takasumi

Soliton Trapping in a Kerr Microresonator with Orthogonally Polarized Dual-Pumping

• DOI: 10.1364/cleopr.2018.w1b.3
• 发表时间: 2018-07
• 期刊: 2018 Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR)
• 作者: R. Suzuki;Shun Fujii;Atsuhiro Hori;T. Tanabe