當微腔頻率梳走出實驗室:Deeplight的DKS器件化方案
耗散克爾孤子(DKS)頻率梳在過去十年里是光子學領域的熱門研究方向。氮化硅微腔中產生等間距梳齒的物理機制已被充分理解,但多數研究仍停留在“泵浦激光加芯片”的驗證平臺上——研究者需要自行搭建光路、調試偏振、掃描波長、尋找孤子臺階。這套操作對于入門者并不友好,且不同批次芯片的一致性也難以保證。
Deeplight的DLT?DKS?1550系列試圖改變這一局面:將氮化硅超低損耗微腔封裝成標準器件,提供完整的測試報告和操作說明,用戶只需外接一臺商用可調諧激光器,按流程掃描波長即可獲得穩定的孤子頻率梳。北京泰坤工業設備有限公司將該系列產品引入國內市場,以下從器件形態、關鍵參數和使用邏輯三個層面展開。

兩種封裝,覆蓋不同用戶群體
DKS頻率梳的生產者并不都是系統集成商。有人只想在實驗室里快速驗證一個概念,有人則希望把微腔嵌入自己的光電模塊中。Deeplight同時提供了兩種出貨形態:
裸片(bare die):僅有芯片本身,體積最小,適合有封裝能力的研發團隊或企業,可以將微腔直接集成到自己的光路或混合封裝中。
14針蝶形封裝:標準工業封裝,帶輸入和輸出保偏光纖(PM FC/APC接口)。用戶拿到手的是一個帶尾纖的器件,可以直接連接泵浦激光和光譜儀。
裸片給了用戶靈活性,蝶形封裝則降低了入門門檻。兩種形態均附帶完整的表征報告,包括Q值、FSR、孤子產生閾值等實測數據——這意味著用戶不需要自己重新表征每一顆芯片。
氮化硅微腔:高Q值,無熱拖尾
DKS頻率梳的產生依賴于微腔的兩個核心參數:品質因子(Q值)和自由光譜范圍(FSR)。Deeplight的氮化硅平臺典型Q值在8×10?到15×10?之間,屬于業內較高水平。高Q值意味著低損耗,從而降低孤子產生的泵浦功率閾值,同時減少熱效應。
數據手冊中特別提到一個特性:無熱拖尾(no thermal drag)。在某些材料體系中,微腔吸收泵浦光會產生熱量,改變諧振頻率,導致孤子狀態不穩定或需要復雜的反饋控制。Deeplight的氮化硅設計減輕了這一效應,用戶僅需使用標準臺式可調諧激光器進行波長掃描,就能可靠地進入單孤子態,而不需要額外的熱補償電路。

靈活的自由光譜范圍
FSR決定了梳齒間距,是頻率梳最基礎的設計參數。Deeplight提供的FSR覆蓋10 GHz到1000 GHz(1 THz)的廣闊區間。10 GHz適合高分辨率光譜分析或DWDM通信中的通道間隔;100 GHz可用于更大帶寬的波分復用;1 THz則對應亞皮秒脈沖間隔,適合超快測距或微波光子學中的高頻信號產生。
不同FSR的微腔在同一個芯片平臺上實現,用戶可按需選擇。
光譜覆蓋與單線功率
中心波長位于1550 nm附近(1545–1560 nm可調),覆蓋光纖通信的C波段和L波段。3 dB帶寬典型值20–30 nm,按100 GHz FSR計算,20 nm光譜對應約250個梳齒(實際有效梳齒數更多)。數據手冊中特別指出:中心峰值兩側各5條線的單線功率典型值為-20 dBm。這是比較實在的指標——很多微梳產品的單線功率在-30 dBm以下,需要光放大才能使用。而-20 dBm(10 μW)已經可以直接進入某些接收機或調制器。
另外手冊提到,對于100 GHz FSR,3 dB帶寬內可包含超過35條梳齒線。更小FSR(如10 GHz)則梳齒數更多,但單線功率會相應分散。
不是獨立激光器,而是無源器件
需要澄清的是:DLT?DKS?1550本身不包含泵浦激光器。它是一個無源微腔器件,需要用戶外接一臺波長可調諧的連續波激光器(C波段,線寬不限,功率幾十mW級別)。用戶掃描泵浦激光波長,當泵浦光進入微腔諧振且失諧量合適時,腔內會自發產生克爾孤子,輸出端即獲得頻率梳光譜。
這種設計對于已有可調諧激光器設備的實驗室或企業來說,成本更低,且自由度更高——用戶可以更換不同波長的泵浦源,或與自己的系統前端兼容。當然,如果用戶希望獲得“交鑰匙”整機方案,Deeplight也提供了DLT?DKS?TK?1550機架式系統(內集成泵浦和控制電路),兩者互為補充。
應用方向
光通信:作為多波長光源,替代多個DFB激光器,尤其適合C+L波段的波分復用或超信道傳輸。
微波光子學:將光頻梳的低相位噪聲轉換到微波頻段,用于信號產生和處理。
光學測距:寬光譜、多梳齒結構支持并行測距或大模糊距離的調頻連續波激光雷達。
頻率計量與量子計算:作為光學參考網格或糾纏光源的一部分。
獲取方式
北京泰坤工業設備有限公司是Deeplight在中國市場的授權代理,可提供DLT?DKS?1550裸片、蝶形封裝器件以及相關技術文檔。對于需要特定FSR或定制封裝的項目,可通過其渠道溝通。
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