清华新闻网5月8日电 光学频率梳（以下简称“光频梳”）是一种性能优异的光源，通常它在频域上表现为一系列等频率间隔的相干谱线，而在时域上表现为等时间间隔的光脉冲。光频梳可以被大致分为三种：锁模激光器光频梳、克尔微腔光频梳以及电光频梳。它们在光通信、精密计量以及微波光子学等领域已经展现出了广泛且具有革命性的应用。在这三种光频梳中，电光频梳具有一些独有的性质，比如快的重频调谐速度，高的梳齿功率和高的频谱可重构性。这些特性帮助电光频梳在上述应用中展现出独特的优势。

图1.光频梳技术及其应用
电光频梳的出现可以追溯至二十世纪七十年代，当时其被广泛应用于激光频率的测量和超快、超短脉冲的产生。与锁模激光器光频梳相比，当时的电光频梳存在带宽窄、稳定性差、相位噪声大等问题，因此在精密测量领域不具有优势。在很长一段时间内，电光频梳的性能都没有大的提升。伴随着微纳加工技术和材料科学的进步，过去五年间，电光频梳领域发生了一些较大的突破。2018年，美国国家标准与技术研究院和科罗拉多大学的研究人员通过非线性展宽实现了倍频程的电光频梳，并同时锁定了该电光频梳的重复频率和偏移频率。经过2000秒的时间平均后，实现了3×10^?17的稳定性。2019年，美国哈佛大学的研究人员在薄膜铌酸锂平台上首次实现了基于片上光学微腔的电光频梳，该电光频梳具有80纳米的光谱宽度，器件尺寸为毫米级。2022年，哈佛大学的研究人员利用在两个级联的光学微腔，将基于片上光学微腔的电光频梳的转换效率提高至30%。该电光频梳具有132纳米的谱宽。这些突破显著改善了电光频梳带宽窄、稳定性差、相位噪声高和器件尺寸大等问题，使得电光频梳逐渐成为一种极具竞争力的光频梳光源之一，引起了学界和业界的广泛关注。

图2.基于光学微腔的铌酸锂片上电光频梳
近日，清华大学深圳国际研究生院周倩副教授课题组和清华大学精密仪器系李杨副教授课题组联合撰写了一篇电光频梳领域的综述文章。该综述的主要内容包括电光频梳的产生机制，电光频梳的重要参数如平坦度、光谱宽度、噪声和稳定性等，以及电光频梳相关的应用如光通信、距离测量、光谱测量和低信噪微波信号产生等，并分析了基于电光频梳实现这些应用的独特优势。本篇综述对电光频梳的发展历史进行了总结，并对电光频梳未来的发展方向进行了展望。

图3.电光频梳的分类、特性和应用
近日，该文章以“电光频梳：理论、特性和应用”（Electro-Optic Frequency Combs: Theory, Characteristics, and Applications）为题发表于《激光与光子学评论》（Laser & Photonics Reviews）上。
论文通讯作者为清华大学深圳国际研究生院周倩副教授和清华大学精密仪器系李杨副教授，第一作者为清华大学精密仪器系2022级博士研究生庄荣津，论文作者还包括深圳国际研究生院倪凯副教授、精密仪器系吴冠豪副教授以及珠海光库科技股份有限公司的郝婷博士和陆龙钊博士。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市基础研究基金、北京市自然科学基金、珠海市产学研合作等项目的支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202200353
供稿：深圳国际研究生院
编辑：李华山
审核：郭玲
2023年05月08日 10:29:29