Интегральные устройства генерации оптических частот тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Строганов Антон Янович

• Строганов Антон Янович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Строганов Антон Янович

Оглавление

Стр.

Реферат

Synopsis

Введение

Глава 1. Аналитический обзор

1.1 Интегральная фотоника

1.1.1 Общее представление об интегральной фотонике

1.1.2 Платформы интегральной фотоники

1.1.3 Интегральные системы: монолитный, гетерогенный и гибридный подходы

1.1.4 Интегральные кольцевые резонаторы

1.2 Оптические частотные гребенки

1.2.1 Интегральные источники оптических гребенок

1.2.2 Керровские интегральные оптические гребенки

1.3 Практическое применение перестраиваемых лазеров и

частотных гребенок

1.4 Общее представление об экстремальных событиях

1.5 Дифференциальные уравнения с задержкой

1.5.1 Общее представление

1.6 Бифуркационный анализ

1.6.1 Общее представление о бифуркациях

1.6.2 Метод продолжения по параметру

1.6.3 Анализ устойчивости

1.7 Выводы к Главе

Глава 2. Перестраиваемые интегральные резонаторы и

источники оптических гребенок

2.1 Характеристики платформы на основе нитрида кремния

2.2 Установка для экспериментальной характеризации устройств

2.3 Проектирование интегрального источника оптических гребенок

2.4 Экспериментальные измерения реализованных устройств

2.5 Проектирование перестраиваемых резонаторов для гибридных лазеров

2.5.1 Фильтр Вернье

2.5.2 Типичные конфигурации

2.6 Выводы к Главе

Глава 3. Динамика лазера с перестройкой по частоте:

положительное направление перестройки

3.1 Модель динамики с перестройкой фильтра

3.1.1 Стационарные решения

3.1.2 Периодические мостовые и изолированные решения

3.2 Эффекты синхронизации и оптические гребенки

3.2.1 Фундаментальный режим

3.2.2 Субгармонические режимы

3.3 Влияние дисперсии на динамику синхронизации мод

3.4 Выводы к Главе

Глава 4. Динамика лазера с перестройкой по частоте:

отрицательное направление перестройки

4.1 Асимметрия динамики и высокоинтенсивные импульсы

4.2 Выбор критерия

4.3 Вероятность экстремальных событий и влияние шума

4.4 Анализ динамики системы

4.5 Выводы к Главе

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Тексты публикаций

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интегральные устройства генерации оптических частот»

Реферат

Общая характеристика диссертации

Актуальность темы: интегральная фотоника показывает стремительные темпы роста как с технологической, так и с коммерческой точки зрения. На сегодняшний день практически любые оптические компоненты могут быть реализованы в виде интегральных схем на чипе, и интегральная фотоника уже неоднократно демонстрировала способность улучшать характеристики оптических систем по сравнению с традиционными дискретными или волоконными аналогами. Разработка интегральных лазеров и оптических систем на базе фотонных чипов позволяет создавать компактные, высокопроизводительные устройства, которые могут быть массово внедрены в различных областях, от телекоммуникаций до сенсорных систем и квантовых вычислений. В дополнение к этому, существует растущий запрос на компактные лазеры и источники оптических гребенок для приложений, где миниатюризация, снижение сложности систем и возможность их эффективного массового производства являются ключевыми требованиями. Некоторые из приложений, где надежные когерентные источники излучения играют важнейшую роль, такие как оптическая когерентная томография (ОКТ), волоконные сенсоры, лидары и спектроскопические системы, могут также нуждаться в возможности перестройки их частоты. Реализация подобных устройств претерпевает значительные изменения с использованием подходов интегральной фотоники, которая позволяет получать все более компактные устройства со все более высокими характеристиками. Однако изменение характерных масштабов и времен в динамике подобных систем может приводить к возникновению или проявлению новых эффектов и динамических режимов, требующих исследования и описания.

Целью данной работы является проектирование, моделирование и экспериментальная реализация компактных и/или интегральных перестраиваемых полупроводниковых лазерных систем и устройств генерации оптических гребенок, выполненных на основе интегральных кольцевых резонаторов, и анализ их основных динамических характеристик.

Для достижения данной цели в рамках работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. Создать экспериментальную установку для измерения характеристик образцов интегральных кольцевых резонаторов из нитрида кремния и продемонстрировать возможности их использования для реализации перестраиваемых гибридных интегральных лазеров и источников оптических гребенок.

2. Разработать метод численного моделирования динамики кольцевых полупроводниковых лазеров с узким перестраиваемым фильтром, включающий возможность исследования широкого пространства параметров и визуализации основных результатов.

3. Исследовать возможные динамические режимы, возникающие при перестройке узкого фильтра кольцевого полупроводникового лазера в направлении увеличения и уменьшения частоты узкого спектрального фильтра.

Методы исследования: В ходе диссертационной работы были использованы следующие методы исследования: экспериментальное измерение оптических параметров интегральных устройств и производимых ими сигналов; оценка ожидаемых параметров интегральных оптических компонент с помощью программного обеспечения Ansys-Lumerical; моделирование и анализ динамики полупроводниковых кольцевых лазеров путем численного решения системы дифференциальных уравнений с задержкой, реализованные посредством Julia и MATLAB; анализ устойчивости и бифуркационный анализ методом продолжения решений по параметру с использованием расширения DDE-BIFTOOL. Приведенные методы и принципиальные схемы экспериментальных установок с указанием оборудования более детально описаны в соответствующих секциях данной работы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. При линейной перестройке в направлении увеличения частоты узкого спектрального фильтра с шириной менее одного межмодового расстояния в кольцевых полупроводниковых лазерах с однонаправленной генерацией возникает импульсная генерация с частотой повторения, це-лочисленно относящейся к величине скорости отстройки фильтра, и спектром в виде оптических гребенок с расстоянием между линиями, субгармонически зависящим от скорости перестройки.

2. При линейной перестройке фильтра в направлении уменьшения частоты в кольцевых полупроводниковых лазерах с однонаправленной генерацией и узким спектральным фильтром с шириной менее одного межмодового расстояния наблюдается режим хаотической динамики излучения с генерацией импульсов большой амплитуды, которые можно классифицировать как экстремальные, и имеющих вероятность возникновения, зависящую от скорости перестройки.

3. Интегральные кольцевые резонаторы на основе нитрида кремния с аномальной дисперсией групповой скорости и имеющие собственную добротность >2млн. при диапазоне свободной дисперсии 500 ГГц в оптическом С-диапазоне, позволяют получить генерацию оптических гребенок с частотным интервалом, соответствующим диапазону свободной дисперсии, а использование интегральных нагревателей на основе поликремния дает возможность термо-оптической перестройки частоты смещения несущей на величину, равную величине частотного интервала.

Научная новизна:

1. При численном моделировании динамики полупроводникового лазера с узким фильтром, линейно перестраиваемым в сторону увеличения частоты, были впервые обнаружены и описаны новые динамические режимы субгармонической синхронизации, приводящие к импульсной генерации.

2. Продемонстрирована связь динамики лазерной системы, возникающей при субгармонической синхронизации частоты повторения импульсов со скоростью перестройки фильтра, и параметров выходного излучения, представляющего собой оптические гребенки с расстоянием между линиями, пропорционально зависящим от скорости перестройки с соответствующим режиму коэффициентом.

3. При численном моделировании динамики полупроводникового лазера с узким перестраиваемым фильтром продемонстрирована возможность возникновения хаотической динамики с событиями, которые можно классифицировать как экстремальные согласно критерию 1ее > д+5а, где среднее д и среднеквадратичное отклонение а определены для популяции наблюдаемых событий.

4. Описан механизм возникновения экстремальных событий в полупроводниковом лазере с узким перестраиваемым фильтром, проявляющийся в виде случайного посещения траекторией интенсивности одного из двух локусов мостовых периодических решений, полученных при бифуркационном анализе статической системы, и статистически проанализировано распределение временных интервалов между данными событиями.

5. Определены параметры кольцевых резонаторов из нитрида кремния для достижения аномальной дисперсии групповой скорости и высокой добротности, позволяющих получить генерацию оптических гребенок частот с частотным интервалом 500 ГГц в оптическом С- диапазоне, и параметры интегральных нагревателей для термо-оптической перестройки их частоты смещения на одну полную величину частотного интервала.

Научная и практическая значимость результатов диссертационной работы:

Перестраиваемые лазеры и источники оптических гребенок широко используются в ряде областей: оптическая когерентная томография (ОКТ), ли-дары, волоконные сенсоры, метрология и др. Представленные результаты содержат идентификацию возможных динамических режимов перестраиваемых полупроводниковых лазеров, возникающих при их миниатюризации, и описание новых динамических режимов с возможностью генерации гребенок оптических частот с изменяемым расстоянием между линиями. Кроме того, описаны подходы к проектированию и определены параметры для реализации интегральных устройств, например, перестраиваемых источников оптических гребенок или внешних резонаторов гибридных интегральных лазеров. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании, производстве и использовании компактных или интегральных лазеров и источников гребенок оптических частот.

Степень достоверности полученных результатов обеспечивается применением научно-обоснованных методик исследования. В ходе моделирования использованы признанные международным академическим сообществом математические модели, в то время как рассматриваемое пространство параметров

модели выбрано с учетом экспериментальных результатов, приведенных в современной научной литературе или полученных в лабораторных условиях.

Внедрение результатов работы: результаты настоящей работы использованы при выполнении государственного задания №2019-1442 «Исследование фундаментальных процессов генерации и детектирования одиночных фотонов» (код научной темы FSER-2020-0013).

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и докладывались на международных конференциях:

1. International Conference on Space Optics (ICSO 2020), 2021

2. International Conference on Laser Optics (ICLO 2022), 2022

3. Optical Fiber Communications Conference (OFC 2022), 2022

4. European Semiconductor Lasers Workshop (ESLW 2022), 2022

5. Conference on Lasers and Electro-Optics Europe / European Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-EQEC 2023), 2023

6. International Symposium on Physics and Applications of Laser Dynamics 2023 (IS-PALD 2023), 2023

7. International Conference Laser Optics 2024 (ICLO 2024), 2024

Личный вклад. Настоящая диссертационная работа является законченным научным исследованием, представленные в ней результаты получены лично автором или при его непосредственном участии. Текст работы написан лично автором. Формулировка целей и задач исследования была осуществлена совместно с научными руководителем. Личный вклад состоит в определении методов анализа, проведении симуляций, моделирования и вычислений, а также дизайна устройств, подготовки топологии схем и выбора параметров производства для всех приведенных экспериментов; все приведенные измерения были проведены лично или при непосредственном участии, если не указано иное. Текст диссертационной работы написан лично автором. Публикации по результатам работы подготавливались совместно с соавторами при основополагающем вкладе автора. Непосредственный вклад автора отражен в основном содержании диссертации и защищаемых положениях.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Полный объём диссертации составляет 237 страниц с 60 рисунками и 1 таблицей. Список литературы содержит 149 наименований.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 11 печатных изданиях, 11 из которых в изданиях, индексируемых Scopus и/или Web of Science:

Stroganov A., Kovalev A.V., Viktorov E.A. Extreme events in frequency-swept semiconductor lasers // Physical Review E - 2024, Vol. 110, No. 2, pp. 024220

Stroganov A., Kovalev A.V., Viktorov E.A. Extreme events in dynamics of frequency-swept semiconductor lasers // Proceedings - International Conference Laser Optics 2024, ICLO 2024 - 2024, pp. 129

Stroganov A., Kovalev A.V., Viktorov E.A. Subharmonic locking and frequency combs in frequency-swept semiconductor lasers // Physical Review E - 2023, Vol. 107, No. 3, pp. 034208

Stroganov A., Kovalev A., Viktorov E. Subharmonic locking and optical frequency combs in short-cavity swept semiconductor lasers // Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and European Quantum Electronics Conference, CLEO/Europe-EQEC 2023 - 2023, pp. 1-1

Stroganov A., Geiselmann M. Thick-film SiN platform for hybrid integrated lasers // Proceedings - International Conference Laser Optics 2022, ICLO 2022 - 2022, pp. 1-1

Su Q., Wei F., Chen C., Fang Z., Pi H., Sun Y., Yang F., Stroganov A., Wu H., Xin G., Chen X., Yang F., Ye Q., Cai H., Chen W. A Self-Injection Locked Laser Based on High-Q Micro-Ring Resonator With Adjustable Feedback // Journal of Lightwave Technology - 2023, Vol. 41, No. 21, pp. 6756 - 6763

Chen C., Wei F., Han X., Su Q., Pi H., Xin G., Wu H., Stroganov A., Sun Y., Ren W., Chen X., Ye Q., Cai H., Chen W. Hybrid integrated Si3N4 external cavity laser with high power and narrow linewidth // Optics express - 2023, Vol. 31, No. 16, pp. 26078-26091

Lukashchuk A., Riemensberger J., Stroganov A., Navickaite G., Kippenberg T. Chaotic microcomb inertia-free parallel ranging // APL Photonics - 2023, Vol. 8, No. 5, pp. 056102

Guo Y., Li X., Xu W., Liu C., Jin M., Lu L., Xie J., Stroganov A., Chen J., Zhou L. A hybrid-integrated external cavity laser with ultra-wide wavelength tuning range

and high side-mode suppression // 2022 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition, OFC 2022 - Proceedings - 2022, pp. Tu3D.4

Guo Y., Zhao R., Zhou G., Lu L., Stroganov A., Nisar M., Chen J., Zhou L. Thermally Tuned High-performance III-V/Si3N4 External Cavity Laser // IEEE Photonics Journal - 2021, Vol. 13, No. 2, pp. 9385836

Reviere R., Gnata X., Coatantiec C., Schmid S., Albano F., Bi T., Del'Haye P., Buriakova T., Sacchetto D., Stroganov A., Geiselmann M., Paus S. Space spectrograph design to calibration // Proceedings of SPIE - 2021, Vol. 11852, pp. 118524A

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Строганов Антон Янович

DISCUSSION

We demonstrated chaotic microcomb based parallel inertia-free laser ranging. The proposed implementation requires minimum active components on the light transmitter side. A photonic integrated Si3N4 microresonator acts as a source of 40 and potentially >100 noisy comb channels for random LiDAR that are dispersed in 2D and can be detected in parallel. The possibility of the broadband comb frequency offset sweep and constant FSR enable such 2D scanning. In principle, a broadband source, such as amplified spontaneous emission, could be continuously filtered and used for scanning as well.

We showed that integrated aluminum micro-heaters enable agile frequency scanning of chaotic MI with 30 GHz excursion at 100 Hz rates (both limited by the laser piezo-response), while Si3N4 microresonators were reported to achieve ~200 GHz excursion and up to kHz scanning rates.26'29 The higher excursion allows for a VIPA with a larger FSR and, subsequently, a larger angular dispersion, while higher scan rates translate into faster acquisition frame rates. The recently reported integration of aluminum nitride and lead zirconate titanate with Si3N4 photonic circuits32 could provide tuning with a flat response and higher actuation bandwidth but would require a much higher voltage than aluminum heaters to cover a several gigahertz range. We note that a heterogeneous integration of the Si3N4 frequency comb with a InP/Si semiconductor laser33 has been demonstrated along with hybrid integrated solutions and on-chip optical amplifiers,36 paving the way for fully integrated LiDAR transmitters.

The combination of a VIPA and grating represents a simple yet mature 2D inertia-free scanning solution. It could provide a 1.9° x 7.7° field of view, while the grating field of view could be easily extended by employing more comb lines or frequency combs with a higher FSR. The VIPA tilt angle should be carefully chosen as it trades off single order operation vs angular dispersion and tuning curvature.10 Ultimately, any combination of passive optical dispersers can be considered. Non-etalon-based optical dispersers would eliminate the drawback of the multiple reflections and improve the ranging precision.

The sampling rate performance of the current scheme depends on the comb scanning period, pixel acquisition time, and VIPA finesse. The total number of acquired pixels for one comb channel during one vertical scan should be less than the VIPA finesse N < However, the total acquisition time should also be less than the scanning period N x At < T/2. For a tuning rate of 100 Hz and a VIPA finesse & = 100, the achievable sampling rate per comb channel is 20 kS/s at 50 ps pixel acquisition time. Megapixel sampling rates are feasible when more than 50 comb lines were employed, or when 50 x 100 pixels at 200 frames per second rates are used.

Passive scanning is currently adopted as a commercial solution for true solid state LiDAR. Several LiDAR companies combine a 1D spectral scan approach based on optical dispersers with mechanical scanning for the second dimension.37,38 In addition, parallel illumination and acquisition—widely employed in time-offlight LiDAR—may solve the long-standing challenge of detecting

megapixel rates required for real-time applications in robotics, unmanned driving, and augmented reality. Finally, we have demonstrated parallel and inertia-free beam steering LiDAR based on chaotic microcombs.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Строганов Антон Янович, 2024 год

REFERENCES

1 X. Zhang, K. Kwon, J. Henriksson, J. Luo, and M. C. Wu, "A large-scale microelectromechanical-systems-based silicon photonics LiDAR," Nature 603, 253-258 (2022).

2C. Rogers, A. Y. Piggott, D. J. Thomson, R. F. Wiser, I. E. Opris, S. A. Fortune, A. J. Compston, A. Gondarenko, F. Meng, X. Chen et al., "A universal 3D imaging sensor on a silicon photonics platform," ature 590, 256-261 (2021). 3A. Martin, D. Dodane, L. Leviandier, D. Dolfi, A. Naughton, P. O'Brien, T. Spuessens, R. Baets, G. Lepage, P. Verheyen et al., "Photonic integrated circuit-based FMCW coherent LiDAR," J. Lightwave Technol. 36, 4640-4645 (2018).

4C. V. Poulton, M. J. Byrd, P. Russo, E. Timurdogan, M. Khandaker, D. Ver-meulen, and M. R. Watts, "Long-range LiDAR and free-space data communication with high-performance optical phased arrays," EEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 25, 1-8 (2019).

51. Kim, R. J. Martins, J. Jang, T. Badloe, S. Khadir, H.-Y. Jung, H. Kim, J. Kim, P. Genevet, and J. Rho, "Nanophotonics for light detection and ranging technology," Nat. Nanotechnol. 16, 508-524 (2021).

scitation.org/journal/app

C. Bao, M.-G. Suh, and K. Vahala, "Microresonator soliton dual-comb imaging," Optica 6, 1110-1116(2019).

7K. Goda, K. K. Tsia, and B. Jalali, "Serial time-encoded amplified imaging for realtime observation of fast dynamic phenomena," Nature 458, 1145-1149 (2009). 8S. A. Diddams, L. Hollberg, and V. Mbele, "Molecular fingerprinting with the resolved modes of a femtosecond laser frequency comb," Nature 445, 627-630 (2007).

9M. Shirasaki, "Large angular dispersion by a virtually imaged phased array and its application to a wavelength demultiplexer," Opt. Lei 21, 366-368 (1996). 10S. Xiao, A. M. Weiner, and C. Lin, "A dispersion law for virtually imaged phased-array spectral dispersers based on paraxial wave theory," EEE J. Quantum Electron. 40, 420-426 (2004).

11 Z. Li, Z. Zang, Y. Han, L. Wu, and H. Y. Fu, "Solid-state FMCW LiDAR with two-dimensional spectral scanning using a virtually imaged phased array," Opt.

Express 29, 16547-16562 (2021).

12J. Riemensberger, A. Lukashchuk, M. Karpov, W. Weng, E. Lucas, J. Liu, and T. J. Kippenberg, "Massively parallel coherent laser ranging using a soliton microcomb," Natui 581, 164-170 (2020).

13N. Kuse, G. Navickaite, M. Geiselmann, T. Yasui, and K. Minoshima, "Frequency-scanned microresonator soliton comb with the tracking of the frequency of all comb modes," Opt. Lett 46,3400-3403 (2021). 14H. Shu, L. Chang, C. Lao, B. Shen, W. Xie, X. Zhang, M. Jin, Y. Tao, R. Chen, Z. Tao et al., "Sub-milliwatt, widely-tunable coherent microcomb generation with feedback-free operation," arXiv:2112.08904 (2021). 15A. Lukashchuk, J. Riemensberger, A. Tusnin, "Chaotic micro-comb based parallel ranging," (2021).

16A. Lukashchuk, J. Riemensberger, M. Karpov, J. Liu, and T. J. Kippenberg, "Dual chirped microcomb based parallel ranging at megapixel-line rates," Nat. Commun. 13, 3280 (2022).

17A. B. Matsko, W. Liang, A. A. Savchenkov, and L. Maleki, "Chaotic dynamics of frequency combs generated with continuously pumped nonlinear microresonators," Opt. Let 38,525-527 (2013).

18J. Liu, G. Huang, R. N. Wang, J. He, A. S. Raja, T. Liu, N. J. Engelsen, and T. J. Kippenberg, "High-yield, wafer-scale fabrication ofultralow-loss, dispersion-engineered silicon nitride photonic circuits," Nat. Commun 12, 2236 (2021). 19C. Godey, I. V. Balakireva, A. Coillet, and Y. K. Chembo, "Stability analysis of the spatiotemporal Lugiato-Lefever model for Kerr optical frequency combs in the anomalous and normal dispersion regimes," Phys. Rev. A 89, 063814 (2014). 20F.-Y. Lin and J.-M. Liu, "Chaotic lidar," IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 10, 991-997 (2004).

21 T. Herr, K. Hartinger, J. Riemensberger, C. Y. Wang, E. Gavartin, R. Holzwarth, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, "Universal formation dynamics and noise of Kerr-frequency combs in microresonators," Nat. Photoni 6, 480-487 (2012). 22T. J. Kippenberg, A. L. Gaeta, M. Lipson, and M. L. Gorodetsky, "Dissipative Kerr solitons in optical microresonators," Science 361, eaan8083 (2018).

Liu, and T. Kippenberg, arXiv:2112.10241 [physics]

23X. Xue, Y. Xuan, Y. Liu, P.-H. Wang, S. Chen, J. Wang, D. E. Leaird, M. Qi, and A. M. Weiner, "Mode-locked dark pulse Kerr combs in normal-dispersion microresonators," Nat. Photoni 9, 594-600 (2015).

24M. H. Anderson, W. Weng, G. Lihachev, A. Tikan, J. Liu, and T. J. Kippenberg, "Zero dispersion Kerr solitons in optical microresonators," Nat. Commun. 13, 4764 (2022).

25S. Xiao and A. M. Weiner, "2-D wavelength demultiplexer with potential for >1000 channels in the C-band," Opt. Expresi 12, 2895-2902 (2004). 26N. Kuse, T. Tetsumoto, G. Navickaite, M. Geiselmann, and M. E. Fermann, "Continuous scanning of a dissipative Kerr-microresonator soliton comb for broadband, high-resolution spectroscopy," )pt. Lett 45, 927-930 (2020). 27V. Brasch, M. Geiselmann, M. H. P. Pfeiffer, and T. J. Kippenberg, "Bringing short-lived dissipative kerr soliton states in microresonators into a steady state," Opt. Express 24, 29312-29320 (2016).

28M. H. P. Pfeiffer, C. Herkommer, J. Liu, T. Morais, M. Zervas, M. Geiselmann, and T. J. Kippenberg, "Photonic damascene process for low-loss, high-confinement silicon nitride waveguides," EEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 1-11 (2018).

29Y. Guo, R. Zhao, G. Zhou, L. Lu, A. Stroganov, M. S. Nisar, J. Chen, and L. Zhou, "Thermally tuned high-performance III-V/Si3N4 external cavity laser," IEEE Photonics J. 13, 1-13 (2021).

30B. M. Horton, "Noise-modulated distance measuring systems," Proc. IRE 47, 821 (1959).

31 I.-P. Hwang and C.-H. Lee, "Mutual interferences of a true-random LiDAR with other LiDAR signals," IEEE Access 8, 124123-124133 (2020). 32G. Lihachev, J. Riemensberger, W. Weng, J. Liu, H. Tian, A. Siddharth, V. Snigirev, R. N. Wang, J. He, S. A. Bhave, and T. J. Kippenberg, "Low-noise frequency-agile photonic integrated lasers for coherent ranging," Tat. Commun. 13,3522 (2022).

33C. Xiang, J. Liu, J. Guo, L. Chang, R. N. Wang, W. Weng, J. Peters, W. Xie, Z. Zhang, J. Riemensberger, J. Selvidge, T. J. Kippenberg, and J. E. Bowers, "Laser soliton microcombs heterogeneously integrated on silicon," cienc 373, 99-103 (2021).

34B. Stern, X. Ji, Y. Okawachi, A. L. Gaeta, and M. Lipson, "Battery-operated

integrated frequency comb generator," Natur 562, 401-405 (2018).

35A. S. Raja, A. S. Voloshin, H. Guo, S. E. Agafonova, J. Liu, A. S. Gorodnitskiy, M.

Karpov, N. G. Pavlov, E. Lucas, R. R. Galiev et al., "Electrically pumped photonic

integrated soliton microcomb," Nat. Commun. 10, 680 (2019).

36Y. Liu, Z. Qiu, X. Ji, A. Lukashchuk, J. He, J. Riemensberger, M. Hafermann, R.

N. Wang, J. Liu, C. Ronning, and T. J. Kippenberg, "A photonic integrated circuit

based erbium-doped amplifier," Science 376, 1309 (2022).

37M. Okano and C. Chong, "Swept Source Lidar: Simultaneous FMCW ranging

and nonmechanical beam steering with a wideband swept source," pt. Express

28, 23898-23915 (2020).

38C. Pulikkaseril and N. Langdale-Smith, Next generation LiDAR for a fully autonomous future, Baraja Whitepaper, 2020.