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Spectral Purification of Microwave Signals with Disciplined Dissipative Kerr Solitons

耗散系统 微波食品加热 物理 克尔效应 非线性系统 量子力学
作者
Wenle Weng,Erwan Lucas,Grigory Lihachev,Valery E. Lobanov,Hairun Guo,M. L. Gorodetsky,Tobias J. Kippenberg
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:122 (1) 被引量:82
标识
DOI:10.1103/physrevlett.122.013902
摘要

Continuous-wave-driven Kerr nonlinear microresonators give rise to self-organization in terms of dissipative Kerr solitons, which constitute optical frequency combs that can be used to generate low-noise microwave signals. Here, by applying either amplitude or phase modulation to the driving laser we create an intracavity potential trap, to discipline the repetition rate of the solitons. We demonstrate that this effect gives rise to a novel spectral purification mechanism of the external microwave signal frequency, leading to reduced phase noise of the output signal. We experimentally observe that the microwave signal generated from disciplined solitons follows the external drive at long time scales, but exhibits an unexpected suppression of the fast timing jitter. Counter-intuitively, this filtering takes place for frequencies that are substantially lower than the cavity decay rate. As a result, while the long-time-scale stability of the Kerr frequency comb repetition rate is improved by more than 4 orders of magnitude as a result of locking to the external microwave signal, the soliton stream shows a reduction of the phase noise by 30 dB at offset frequencies above 10 kHz.
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