二氧化矽微腔中光學 Kerr 梳和誘導拉曼散射之間的增益競爭。

四波混合和誘導拉曼散射是一種三階非線性光學效應，常見於單位體積光密度增加的微光學諧振器中。在滿足能量守恆定律的條件下，它們可被視為「產生新波長光的過程」。誘導拉曼散射 (Induced Raman scattering) 是一種由泵浦光與材料內在分子振動之間的共振 (散射) 而產生新波長光的現象。本研究中使用的諧振器材料矽玻璃，已知在非常寬的波長帶上具有拉曼增益，也就是說可以產生各種波長的光。另一方面，四波混合是指當輸入單一波長的泵浦光時，會產生兩個不同波長的新光子的現象。以這種方式產生的光具有良好的單色性和方向性，因此可望應用為在晶片規模上運作的光頻梳光源。

在本研究中，理論上預測並實驗觀察了發生在矽石微光學諧振器中的四波混合與誘導拉曼散射之間的增益競爭。如前所述，四波混頻與誘導拉曼散射是完全不同的物理現象，但由於兩者都源自相同的泵浦光，因此問題仍然是哪一個是主要且優先的來源。解決問題的關鍵在「增益」的分析。透過理論分析比較四波混合與誘導拉曼散射的產生難易度 (=增益)，我們發現在某些條件下，可以選擇性地獲得四波混合與誘導拉曼散射。
下圖顯示微調雷射波長後，1-FSR (鄰近泵浦的模式)、誘導拉曼散射和 2-FSR（鄰近泵浦的模式）的動態狀態變化實驗結果。這些結果與模擬結果非常吻合，並揭示了一個已被觀察到但尚未深入了解的機制。這些結果可望為光 Kercomb 與拉曼雷射的未來應用提供重要的知識。