近日，深圳国际量子研究院刘骏秋研究员团队联合上海大学通信与信息工程学院郭海润教授团队、深圳大学电子与信息工程学院蒙山教授团队，在微腔孤子光频梳的研究中取得重要进展。该团队利用调制边带冷却方法，有效地克服了集成光学中常见的热稳定性问题，在超低损耗氮化硅集成微腔中成功实现了重复频率为20 GHz的孤子光频梳，极大降低了微腔孤子光频梳的制备难度。在此基础上，团队利用程序自动地、确定性地生成不同孤子数的孤子态，一次性成功率接近100%，且孤子生成时间缩短至10秒左右。该工作具有自动化、高效性、确定性等特点，为科学研究和工程应用提供孤子光频梳生成的一体化解决方案。相关成果以“Programmable access to microresonator solitons with modulational sideband heating”为题，在SCI一区期刊APL Photonics发表。
近年来，微腔光频梳（简称微梳）的发展极大地降低了光频梳系统的体积、复杂度和功耗，显著推进了其实用化水平。其在精密测量、光钟、大规模并行相干光通信、微波光子学、光计算、天文光谱以及激光雷达等领域有着广泛应用前景。然而，微腔具有普遍存在的、不可忽视的热光效应，包含热吸收、热折射等。这些热光效应导致微腔光频梳的相干态（即，孤子微腔光频梳）的存在变得不稳定和不可控，孤子态的制备变得困难。孤子态的制备往往依赖专业实验人员的技术能力，这大大降低了科研的高效性和工程应用的可行性。
为了降低光学微腔中的热光效应，团队开发了调制边带加热方法。在激光从等效蓝失谐扫描到红失谐的瞬间，光学微腔中的能量快速降落到一个台阶上进而形成孤子态，伴随着微腔温度的剧烈降低。为了稳定微腔温度，团队利用相位调制器产生等效蓝失谐调制边带光，利用该边带的加热效应平衡微腔的温度变化，进而使得孤子台阶稳定存在。在此基础上，团队开发了一种指定数目孤子的自动化制备系统及方法，通过对孤子台阶范围、孤子数与孤子功率关系的预标定，操作者可以使用电脑程序在短时间内以接近100%的成功率快速自动生成目标孤子数的光孤子态。
图 ：程控制备的不同孤子数目的孤子态以及制备时间的统计分布。
该研究工作中，第一作者为深圳国际量子研究院与深圳大学联培硕士生郑华敏同学。郑华敏同学是深圳大学电子信息与工程学院的硕士生,导师为蒙山副教授，于2023年2月加入国际量子研究院刘骏秋课题组。作为深圳国际量子研究院与深圳大学首位联合培养的学生，郑华敏在团队孙威研究员和其他成员的指导下，展现出了优秀的学习能力和科研素养,在仅半年时间内高效地完成了这一研究工作。这个成果不仅代表个人的科研能力,也突显了深圳国际量子研究院与深圳大学联合培养项目的成功，为联合培养项目树立了榜样,为未来更多联培项目提供动力和启发。
深圳大学与深圳国际量子研究院联合培养研究生项目
为落实量子科技国家优先发展战略，响应国家和省市关于量子科技人才培养要求，依托深圳大学与深圳国际量子研究院的学科和平台优势，双方就量子信息科学与技术相关领域与方向，实施开展联合培养研究生项目，以加快推进量子科技领域紧缺人才培养，为量子信息未来产业发展提供人才支撑。
项目践行量子信息科学与技术交叉学科人才联合培养模式，采用学校导师和校外导师联合指导的“双导师制”，同步提升学生的理论知识与科研实践能力，以培养更贴量子科技发展需求的应用型、复合型、创新型人才。