激光器仿真：(8)回音壁模式微环谐振器的频率梳
前言
- 耳语回廊模式，也叫回音壁模式（Whispering-gallery modes，WGMs）一直是物理学家们着迷的来源，至少从1910年Lord Rayleigh的工作开始，当时他解释了圣保罗大教堂画廊一端可以听到另一端窃窃私声的现象，即当两个人贴近墙内壁站立，如果一个人在回廊一端窃窃私语，即使相隔很远的另一个人也可以清楚地听到。这种现象在激光器中的应用具有实际意义，因为回音壁模式的圆柱形或球形或环形微环谐振器（microresonator）可以具有非常高的质量（Q）因子。在过去二十年中，微腔谐振器（microcavity resonator）越来越多地用于产生和过滤窄带光。
- 2000年，锁模光学频率梳激光器的发明彻底革命性地改变了人们获得纯光学频率源的探索，这场革命是由倍频程带宽技术实现的。然而，这些光源的缺点是它们通常体积大且昂贵。而在过去的八年中，已经证明可以使用回音壁模式微谐振器可以产生孤子，从而产生宽带梳状波或者光学频率梳或者克尔梳，此外，它们已经被用于产生接近八倍频的带宽并实现载波包络相位锁定。然而，这些模式产生的过程仍不清楚。已经证明，Lugiato-Lefever equation（LLE）可以用于仿真模拟微环谐振腔中的光频梳等现象。最近的实验证据表明，模式耦合可以在获得宽带梳状结构中发挥关键作用，尤其是在近紫外（UV）波长下的情况。
- 本文主要利用LLE来仿真微环谐振腔，同时也考虑色散、克尔非线性以及外部泵浦。这些方程类似于描述光纤和波导和玻色-爱因斯坦凝聚体中模式耦合的耦合非线性薛定谔方程（NLSE）。
仿真模型和激光腔结构
本文采用的LLE模型如下所示
其中考虑了群速度色散，克尔非线性，外部泵浦等因素。
采用的激光腔结构如图1所示。
仿真结果
图2(a)-2(c)展示大二阶色散的时域脉冲序列和频域光谱情况，在这种情况下，输出脉冲序列具有与初始输入相同的周期。
图3(a)-3(c)展示小二阶色散的时域脉冲序列和频域光谱情况，在这种情况下，脉冲序列的周期是初始输入的两倍。
本文所用图为MATLAB上仿真的程序所画，如要转载引用，请注明出处。如有问题和仿真代码需求，欢迎咨询讨论。
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