日前，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究團(tuán)隊(duì)，在太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器光注入鎖定領(lǐng)域取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)提出了太赫茲單模量子級(jí)聯(lián)激光器與光頻梳量子級(jí)聯(lián)激光器之間的光學(xué)互注入（MOI）鎖定方案，該方案在無(wú)需鎖相環(huán)、微波注入裝置等外部鎖定硬件的條件下，僅通過(guò)光學(xué)耦合即可實(shí)現(xiàn)頻率同步。

　　研究團(tuán)隊(duì)率先在實(shí)驗(yàn)上，實(shí)現(xiàn)了太赫茲波段單模量子級(jí)聯(lián)激光器與光頻梳量子級(jí)聯(lián)激光器的光學(xué)互注入鎖定。兩個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器來(lái)自同一晶圓，通過(guò)面對(duì)面方式安裝在Y型冷指上，實(shí)現(xiàn)雙向光學(xué)耦合。實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)節(jié)電流偏置，可調(diào)控單模量子級(jí)聯(lián)激光器與光頻梳量子級(jí)聯(lián)激光器的工作狀態(tài)，控制其頻率差，實(shí)現(xiàn)從未鎖定狀態(tài)至鎖定狀態(tài)的改變。未鎖定狀態(tài)下，兩個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器間呈弱耦合，單模量子級(jí)聯(lián)激光器與光頻梳梳齒發(fā)生拍頻，產(chǎn)生一系列射頻信號(hào)（fbn）。MOI 鎖定狀態(tài)下，單模量子級(jí)聯(lián)激光器與最靠近光頻梳的梳齒對(duì)齊，fbn信號(hào)消失，僅保留穩(wěn)定的模間拍頻信號(hào)（frep及其諧波），鎖定帶寬由Δflock表示。

　　實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)量子級(jí)聯(lián)激光器之間的頻率失諧，可清晰觀察到MOI鎖定現(xiàn)象，且該現(xiàn)象在不同主從激光配置上表現(xiàn)出明顯的不對(duì)稱性：當(dāng)單模量子級(jí)聯(lián)激光器作為主激光器時(shí)，光頻梳出現(xiàn)重復(fù)頻率偏移、線寬展寬及鎖定等擾動(dòng)效應(yīng)，最大鎖定帶寬約為30MHz；而當(dāng)光頻梳量子級(jí)聯(lián)激光器作為主激光器時(shí)，不穩(wěn)定區(qū)域受到抑制，鎖定帶寬擴(kuò)展至94MHz。在鎖定范圍內(nèi)，重復(fù)頻率的相位噪聲與阿倫方差均得到明顯改善，這表明光頻梳穩(wěn)定性得到有效提升。這一緊湊的MOI鎖定方案為芯片級(jí)太赫茲光頻梳的穩(wěn)定、光頻分應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)-光子學(xué)》（APL Photonics）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)院的支持。

單模太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器與光頻梳太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器之間的光學(xué)互注入實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果（以單模量子級(jí)聯(lián)激光器為主激光器）