图. (A) 片上集成克尔光频梳及其波形、光谱示意图；(B) 基于双耦合谐振腔的高效率孤子光频梳产生原理
在国家自然科学基金项目（批准号：61690191, 61690192, 61420106003）等资助下，清华大学电子工程系薛晓晓助理教授、郑小平教授、周炳琨教授合作团队在高效率片上集成光学频率梳研究方面取得重要进展。研究成果以“Super-efficient Temporal Solitons in Mutually Coupled Optical Cavities”（双耦合光学谐振腔中的超级效率时间孤子）为题，于2019年5月13日在线发表于Nature Photonics（《自然-光子》）期刊上。全文链接：http://dx.doi.org/ 10.1038/s41566-019-0436-0。
克尔光频梳简称为克尔梳，它利用微型谐振腔中的非线性光学克尔效应，将单一频率的激光转变为包含大量等间隔频率的宽带光频梳，在时域输出超短孤子脉冲序列。相对于传统光频梳光源，克尔梳具有可片上集成、脉冲重复频率高等突出优点，被认为是一项变革性的技术。然而克尔梳的能量转换效率非常低，通常为2-3%。极低的能量转换效率成为阻碍克尔梳应用的一大瓶颈。
针对上述问题，课题组借鉴经典微波传输线理论中的阻抗变换和匹配方法，提出了对激光能量进行回收再利用的双谐振腔结构，建立了一组完备的双耦合非线性薛定谔方程，得出了其高效孤子解。在光纤环形腔实验中，实现了接近100%的光能量转换，解决了传统单谐振腔克尔梳效率低的难题。高效率片上集成光频梳预期将对微波光子学、小型化光原子钟、大容量光通信、精密光谱测量等应用产生重要推动作用。