7月9日，华中科技大学武汉光电国家研究中心沈力副教授联合英国伦敦大学学院刘智鑫副教授、南安普顿大学Anna Peacock教授，在《自然通讯》（Nature Communications）发表了题为 All-fibre heterogeneously-integrated frequency comb generation using silicon core fibre 的最新研究进展。

研究背景

光学频率梳是激光技术和光电子领域的重大革新，Theodor Hänsch 和John L. Hall因为对光频梳技术的开创性工作获得2005年的诺贝尔物理学奖。传统超宽带光频梳主要用于频率计量，光谱学，基础物理（如引力波）等科学应用。近年来，光频梳技术在更广泛的工程领域如光通信、微波光子、信号处理等应用中展示了巨大的潜力。然而，在实际的通信和信号处理的应用对光频梳的功率、光信噪比、光谱平坦度和线宽等一系列参数都提出了很高的要求。此外，实际系统应用还要求光频梳光源具有温度稳定性，可调性和紧凑性。

现有的光频梳技术各有优缺点，无法同时实现上述所有的需求。本研究中，研究人员开发新型的硅芯光纤作为非线性参量混频器，结合并优化电光光频梳作为泵浦，同时实现了宽带，平坦，窄线宽且间距可调的光频梳。该技术还具有稳定，高功率，易集成等优点，适用于通信，微波等信息领域。对下一代信息和电子技术具有重要的意义。

研究亮点

图一：全集成的硅芯光纤参量光频梳的产生原理图。

图二：（a）覆盖整个C波段的光频梳的光谱图;(b–d)光谱范围内不同波长处的光信噪比放大图；（e-g）光频梳梳齿的线宽测量和拟合结果。

总结与展望

此工作展现了全光纤异质集成的硅芯光纤在产生紧凑和高效的全光纤光频梳光源方面的优势，对基于光频梳技术的信号的产生、处理和探测有着重要的推动作用。

该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（62175080)以及英国工程与自然研究理事会基金等多个项目的资助。近年来，华中科技大学武汉光电国家研究中心沈力副教授与南安普顿大学Anna Peacock教授，联合克莱姆森大学JohnBallato教授团队和Ursula J. Gibson教授（2019年美国光学学会主席）在硅芯光纤制备和非线性器件领域取得了一系列研究成果，成功实现非线性光放大、光调制、波长转换、超连续谱光源和光频梳产生等重要进展，相关工作发表在Nature Communications, 13, 3992, (2022), Light Sci. Appl., 8, 105, (2019), APL Photonics, 4, 086101, (2019), APL Photonics, 6, 096105, (2021)和IEEE JSTQE, 27, 4300111, (2021)等光学领域的国际知名期刊上。

论文信息

Sohanpal, R., Ren, H., Shen, L. et al. All-fibre heterogeneously-integrated frequency comb generation using silicon core fibre. Nat Commun 13, 3992 (2022).

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-31637-1