光物理学：集積周波数変調光パラメトリック発振器

光周波数コムは、精密測定、計時、分子分光に大変革をもたらした。コム生成技術を小型フォトニックプラットフォームに集積するといった、「マイクロコム」に関する多大な取り組みが進展している。こうしたマイクロコムを生成する現状の手法には、電気光学的機構かカー機構のいずれかが関与している。しかし、急速な進歩にもかかわらず、高い効率と広い帯域幅の維持は、依然として困難である。今回我々は、これまで知られていなかった種類のマイクロコム、すなわち、電気光学とパラメトリック増幅を組み合わせて周波数変調光パラメトリック発振器（FM-OPO）を実現する集積デバイスを提示する。このデバイスは、他の解決策とは対照的にパルスを形成しないが、動作の単純性と、周波数変調レーザーに似た出力の高効率ポンプパワー利用を維持している。我々は、今回のデバイスの動作原理を概説するとともに、薄膜ニオブ酸リチウムにおいて完全な光学系を作製することによってこのデバイスを実証する。我々は、約200モード（1 THzを超える）に及ぶ、ほぼフラットトップのスペクトル分布にわたって、ポンプからコムへの内部変換効率93％（アウトカップリングで34％）を測定した。電気光学コムと比較すると、FM-OPO帯域幅は共振器の損失ではなく分散によって決まり、これによってより小さいRF変調入力で広帯域コムが可能になる。今回のFM-OPOマイクロコムは、ロバストな動作ダイナミクス、高い効率、広い帯域幅をもたらし、計測、分光、通信、センシング、コンピューティング向けの小型精密ツールになると期待される。

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