日前，beat365官方网站、納光電子前沿科學中心、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室肖雲峰教授和龔旗煌院士領導的課題組在微腔光學頻率梳研究中取得重要進展：利用非對稱光學微腔中的混沌輔助寬帶動量變換，實現了覆蓋兩個倍頻程、跨越可見到紅外波段的超寬譜光梳的激發與高效率收集，打破了國際微腔光梳譜寬記錄。相關研究成果于2020年5月11日在線發表于《自然·通訊》（Nature Communications）上，文章題目為 "Chaos-assisted two-octave-spanning microcombs"“(https://www.nature.com/articles/s41467-020-15914-5）。

光學頻率梳是具有确定梳齒頻率間隔的光頻标尺，在精密測量中發揮了極為重要的作用。近年來，一種基于光學微腔的新型芯片級光梳取得了突破性進展，其具備體積小、功耗低、精度高等優勢，大大拓寬了傳統桌面級精密光源的應用場景。目前，這種芯片級光梳已在超快激光雷達、光學頻率合成、大容量相幹光通信和精密光譜學等方向上展現了巨大潛力，因而對基礎研究和産業應用都具有重要意義。然而，單個微腔光梳能夠覆蓋的光譜範圍往往被色散以及收集效率限制，從而阻礙了其在光學原子鐘、類地行星探尋、生物成像等重要領域的進一步應用。

近期工作中[Science 358, 344 (2017)]，beat365微腔光學課題組首次提出和證明了非對稱微腔中混沌輔助光子寬帶動量變換過程，并得到國際同行的廣泛關注。在最新的工作中，課題組将該概念首次引入到微腔光梳系統，實現了混沌輔助的超寬譜光梳（圖1）。實驗上，研究人員首先在二氧化矽微芯圓環腔中，通過四波混頻過程在紅外的泵浦光（1550 nm）附近産生光梳，之後利用表面對稱破缺誘導的二階非線性和二氧化矽本征的三階非線性效應實現跨波段的可見、近可見光梳産生。通過增加腔内的泵浦光場，三個波段的光梳最終融合在一起，形成覆蓋450-2000nm、寬達兩個倍頻程的超寬譜光梳（圖2）。利用預先設計的非對稱腔體形狀提供的混沌誘導動量變換通道，實現了微腔與耦合波導的寬帶有效耦合，從而極大地增強了寬譜光梳在全波段的收集效率。研究人員還在實驗和理論上系統地研究了跨波段微腔光梳的形成動力學過程，并利用雙波導結構，比較了混沌輔助耦合與傳統相位匹配耦合方案的效果，有力地支持了混沌輔助方案在全波段耦合的高效性。此外，研究人員還首次在非對稱微腔中觀察到鎖模孤子光梳産生的台階信号，為非對稱微腔中的孤子研究奠定了基礎。

此項工作首次将變形度作為一個新的自由度引入到微腔光梳的研究中，為混沌物理與時間孤子相結合的物理研究新方向提供了可能性。同時，實驗實現的超寬譜光梳對光學原子鐘、天文光譜校準和生物成像等應用具有重要意義。

論文的主要合作者包括美國弗吉尼亞大學易煦助理教授（beat3652008級校友），加州理工學院王賀明（beat3652012級校友）和楊起帆博士（beat3652009級校友）等。研究工作得到了科技部、國家自然科學基金委、教育部、量子物質科學協同創新中心、極端光學協同創新中心和beat365高性能計算中心等的支持。