光物理学：位相乱流によって誘起される周波数コム

波動不安定性は、流体力学における乱流を生み出す過程であり、波動の小さな擾乱の振幅が非線形相互作用によって成長する機構を説明する。フォトニクスでは、波動不安定性から変調された光波形が生じ、これはコヒーレントな同期機構が存在する場合には周期的になる可能性がある。こうした周期的な光波形は光周波数コムと呼ばれている。リング微小共振器コムでは、注入された単色波が、共振器の分散と、構成要素である結晶のカー非線形性との相互作用によって不安定になる。対照的に、リングレーザーでは極端なポンピング条件下でしか不安定性が生じないと考えられている。今回我々は、こうした見解にもかかわらず、利得回復が超高速の半導体リングレーザーが、位相乱流に起因して低いポンピングレベルで周波数コム領域に入り得ることを示す。位相乱流は、流体力学、超伝導体、ボース・アインシュタイン凝縮体において生じることが知られている不安定性である。この不安定性は、必要とされる分散効果と非線形効果の相互作用を生み出す線幅の拡大によってもたらされる、レーザー場の位相–振幅結合から生じる。我々は、この不安定性条件を、ギンツブルグ–ランダウ形式の枠組みで定式化した。観測された局在構造は、いくつかの性質が散逸カーソリトンと共通しており、これは半導体リングレーザーと微小共振器周波数コムの接続への最初の一歩をもたらす。

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