Effect of Heating on the Generation and Properties of Platicons in High-Q Optical Microresonators

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Pumping a high-Q optical microresonator by an external laser is inevitably associated with thermal effects. They have a significant impact on the dynamics of nonlinear processes in such structures, including the generation of optical frequency combs and dissipative solitons. The generation process and the properties of bright solitons in such heated microresonators with anomalous group velocity dispersion (GVD) have been well studied, and a number of methods have been developed to minimize the effect of thermal processes. However, for dark solitons or platicons excited at normal GVD, these issues have been studied significantly less. In this work, the properties of platicons in heated microresonators are analyzed, and it is shown that in the case of “positive” thermal effects, when the direction of the thermal shift of the resonance frequencies of a microresonator coincides with the direction of the nonlinear shift, the widest high-energy platicons with the duration close to the round trip time in the resonator are stable. In the case of “negative” thermal effects, narrow low-energy platicons remain stable. Moreover, in microresonators with “negative” thermal effects, the interaction between cubic nonlinear and thermal processes can ensure the generation of platicons without special techniques required in other cases.

About the authors

V. E. Lobanov

Russian Quantum Center

Author for correspondence.
Email: v.lobanov@rqc.ru
121205, Moscow, Russia

References

  1. V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, V. S. Ilchenko, Physics Letters A. 137, 393 (1989).
  2. V. S. Ilchenko, A. B. Matsko, IEEE Journ. Sel. Top. Quant. El 12(1), 3 (2006).
  3. М. Л. Городецкий. Оптические микрорезонаторы с гигантской добротностью. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. 416 с.
  4. V. S. Ilchenko, A. B. Matsko, IEEE Journ. Sel. Top. Quant. El 12(1), 15 (2006).
  5. J. Ward, O. Benson, Laser Photon. Rev. 5, 553 (2011).
  6. D. V. Strekalov, C. Marquard, A. B. Matsko et al., Journ. Opt. 18(12), 123002 (2016).
  7. G. Lin, A. Coillet, Y. K. Chembo, Adv. Opt. Photon. 9(4), 828 (2017).
  8. V. Ilchenko, M. L. Gorodetskii, Las. Phys. 2, 1004 (1992).
  9. A. E. Fomin, M. L. Gorodetsky, I. S. Grudinin et al., J. Opt. Soc. Am. B 22(2), 459 (2005).
  10. T. Carmon, L. Yang, K. J. Vahala, Opt. Express 12(20), 4742 (2004).
  11. S. Diallo, G. Lin, Y. K. Chembo, Opt. Lett. 40(16), 3834 (2015).
  12. A. Leshem, Z. Qi, T. F. Carruthers et al., Phys. Rev. A 103, 013512 (2021).
  13. P. Del'Haye, A. Schliesser, O. Arcizet et al., Nature 450(7173), 1214 (2007).
  14. T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost et al., Nat. Photon. 8(2), 145 (2014).
  15. T. J. Kippenberg, A. L. Gaeta, M. Lipson et al., Science 361(6402), eaan8083 (2018).
  16. A. Pasquazi, M. Peccianti, L. Razzari et al., Phys. Rep. 729, 1 (2018).
  17. A. Kovach, D. Chen, J. He et al., Adv. Opt. Photon. 12(1), 135 (2020).
  18. A. Hermans, K. Van Gasse, B. Kuyken, APL Photonics. 7, 100901 (2022).
  19. Y. Sun, J. Wu, M. Tan et al., Adv. Opt. Photon. 15, 86 (2023).
  20. C. Bao, Y. Xuan, J. A. Jaramillo-Villegas et al., Opt. Lett. 42(13), 2519 (2017).
  21. J. R. Stone, T. C. Briles, T. E. Drake et al., Phys. Rev. Lett. 121, 063902 (2018).
  22. T. Wildi, V. Brasch, J. Liu et al., Opt. Lett. 44(18), 4447 (2019).
  23. Q. Li, T. C. Briles, D. A. Westly et al., Optica 4(2), 193 (2017).
  24. V. Brasch, M. Geiselmann, T. Herr et al., Science 351(6271), 357 (2016).
  25. V. Brasch, M. Geiselmann, M. H. P. Pfei er et al., Opt. Express 24(25), 29312 (2016).
  26. X. Yi, Q.-F. Yang, K. Y. Yang et al., Opt. Lett. 41(9), 2037 (2016).
  27. G. Moille, X. Lu, A. Rao et al., Phys. Rev. Applied 12, 034057 (2019).
  28. S. Zhang, J. M. Silver, L. Del Bino et al., Optica 6(2), 206 (2019).
  29. H. Zhou, Y. Geng, W. Cui et al., Light: Science & Applications 8(1), 50 (2019).
  30. N. M. Kondratiev, V. E. Lobanov, A. V. Cherenkov et al., Opt. Express 25(23), 28167 (2017).
  31. N. G. Pavlov, S. Koptyaev, G. V. Lihachev et al., Nature Photon. 12(11), 694 (2018).
  32. N. M. Kondratiev, V. E. Lobanov, E. A. Lonshakov et al., Opt. Express 28(26), 38892 (2020).
  33. B. Shen, L. Chang, J. Liu et al., Nature 583(7812), 365 (2020).
  34. Н. Ю. Дмитриев, А. С. Волошин, Н. М. Кондратьев и др., ЖЭТФ, 162(1), 14 (2022).
  35. N. M. Kondratiev, V. E. Lobanov, A. E. Shitikov et al., Front. Phys. (2023).
  36. V. E. Lobanov, G. Lihachev, T. J. Kippenberg et al., Opt. Express 23(6), 7713 (2015).
  37. C. Godey, I. V. Balakireva, A. Coillet et al., Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
  38. X. Xue, P.-H. Wang, Y. Xuan et al., Laser & Photon. Rev. 11(1), 1600276 (2017).
  39. B. Y. Kim, Y. Okawachi, J. K. Jang et al., Opt. Lett. 44(18), 4475 (2019).
  40. A. F¨ul¨op, M. Mazur, Mikael, A. Lorences-Riesgo et al., Nat. Comm. 9(1), 1598 (2018)
  41. 'O. B. Helgason, A. F¨ul¨op, J. Schr¨oder et al., J. Opt. Soc. Am. B 36(8), 2013 (2019).
  42. X. Xue, Y. Xuan, P.-H. Wang et al., Las. & Photon. Rev. 9(4), L23 (2015).
  43. S.-P. Yu, E. Lucas, J. Zang et al., Nat. Comm. 13(1), 3134 (2022).
  44. V. E. Lobanov, N. M. Kondratiev, A. E. Shitikov et al., Phys. Rev. A 100, 013807 (2019).
  45. H. Liu, S.-W. Huang, W. Wang et al., Photon. Res. 10(8), 1877 (2022).
  46. W. Jin, Q.-F. Yang, L. Chang et al., Nat. Photon. 15, 346 (2021).
  47. G. Lihachev, W. Weng, J. Liu et al., Nat. Commun. 13(1), 1771 (2022).
  48. А. Е. Шитиков, А. С. Волошин, И. К. Горелов и др., ЖЭТФ 161(3),1 (2022).
  49. A. Savchenkov, A. Matsko, Journ. Opt. 20(3), 035801 (2018).
  50. J. Lim, A. A. Savchenkov, E. Dale et al., Nat. Commun. 8(1), 8 (2017).
  51. P. Parra-Rivas, E. Knobloch, D. Gomila et al., Phys. Rev. A 93, 063839 (2016).
  52. A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, V. S. Ilchenko et al., Opt. Express 15(11), 6768 (2007).
  53. L. Wu, H. Wang, Q. Yang et al., Opt. Lett. 45(18), 5129 (2020).
  54. I. S. Grudinin, N. Yu, Optica 2, 221 (2015).
  55. S. Fujii, T. Tanabe, Nanophotonics 9(5), 1087 (2020).
  56. S.-P. Wang, T.-H. Lee, Y.-Y. Chen et al., Micromachines. 13, 454 (2022).
  57. Ch. Zhang, G. Kang, J. Wang, et al., Opt. Express. 30, 44395 (2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».