光學回音壁模式（whispering gallery mode）是由于全反射將光束縛在球形或者環形諧振腔中而形成的一種諧振模式，可利于在微納尺度上制成光學諧振腔，并具有超高的品質因子（Q值）。這類諧振腔中的光子壽命可以高達毫秒量級，因此在光子存儲、光學傳感、絕熱調控、超穩激光、光學非線性調控等領域具有極大的應用前景。回音壁模式微腔也是研制微納尺度激光頻率梳的重要平臺（簡稱“微腔光頻梳”），能夠實現緊湊型的精密時間-頻率參考源，以及超低噪聲的光頻-微波信號轉換，是當前微納光子學領域的前沿熱點之一。

光學回音壁模式氟化鎂微腔中產生的激光頻率梳

模間串擾是回音壁模式微腔中普遍存在的現象。由于模式數量眾多，模式間的耦合作用十分復雜，潛在的強耦合會破壞微腔光頻梳的穩定性。針對這一問題，上海大學通信學院郭海潤教授團隊近日在微腔光頻率梳的模間耦合特性研究方面取得重要進展，驗證了模間色散對于激光頻率梳的寬帶光譜整形作用，相關成果以”Optical microcombs in whispering gallery mode crystalline resonators with dispersive intermode interactions”為題于2022年11月30日發表于國際光學學會期刊《Photonics Research》（JCR和中科院一區）。

這項工作中，團隊從光學回音壁模式微腔的制備、微腔中的激光頻率梳產生、模間耦合作用的激發與分析等多個方面開展了系統性的研究。團隊制備了品質因子接近百億（1010）的回音壁模式晶體微腔，并在微腔中實現了重復頻率近13GHz（對應于微波KU-波段）的激光頻率梳。通過在相鄰的耦合模式間引入泵浦激光，團隊觀察并驗證了由模間色散調控的多種激光頻率梳狀態，實驗現象與預想的理論模型吻合。“我們的研究成果為回音壁模式微腔中的激光頻率梳產生提供了一些新思路，也有助于理解微腔中復雜的非線性動力學現象”郭海潤說。

這項工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、上海市科技發展基金等項目的資助。上海大學特種光纖與光接入網重點實驗室是論文的第一完成單位。

審核編輯：郭婷