Spectral dynamics in broadband frequency combs with overlapping harmonics
研究展示了通过非线性动力学将重叠谐波转换为均匀间隔超宽频谱频率梳的机制。
2025-03-06 physics.optics
Bottle microresonator broadband and low repetition rate frequency comb generator
我们提出了一种新型的宽带和低重复频率的频率梳发生器，它具有细长的和纳米尺度的浅光学瓶微谐振器在光纤的表面创建的形状。该谐振器的宽带方位本征频率序列的自由谱范围（FSR）是稠密和窄带轴向序列的FSR的精确倍数。微谐振器的有效半径变化接近于具有大于或等于λ/2 pi * n 0的纳米级高度的抛物线（这里λ是特征辐射波长，n 0是微谐振器材料的折射率）。总的来说，微谐振器具有宽带、小FSR和精确等距的光谱，便于产生宽带和低重复率的光学频率梳。它示出，这种梳可以通过用CW激光器泵浦，该辐射频率匹配的微谐振器的单个轴向本征频率，或者，可替代地，通过用锁模激光器泵浦，它产生一个窄带低重复率梳匹配一系列等距的轴向本征频率位于相邻的方位角本征频率之间。
2016-07-28 physics.optics
Ultra-broadband UV/VIS spectroscopy enabled by resonant dispersive wave emission of a frequency comb
本研究提出一种基于充气空芯光纤谐振色散波发射的超宽带紫外-可见频率梳光源，覆盖超240太赫兹，调谐范围340-465纳米、转换效率1.5%，验证了二氧化氮吸收光谱应用且保留了种子光梳相干性，为紫外/可见超宽带双梳光谱研究奠定基础。
2024-11-03 physics.optics
Broadband monolithic extractor for metal-metal waveguide based terahertz quantum cascade laser frequency combs
我们提出了一个单片解决方案，有效地提取光从太赫兹量子级联激光器与金属-金属波导适合宽带频率梳应用。该设计针对中心频率为2.6 THz的500 GHz带宽进行了优化。与标准金属-金属波导相比，观察到总输出功率增加了五倍。该提取器具有单瓣远场图案，并增加了频率梳的动态范围，以覆盖超过50%的激光动态范围。频率梳操作高达670 GHz的频谱带宽实现。
2017-03-29 physics.optics
Optical frequency comb technology for ultra-broadband radio-frequency photonics
光学频率梳出色的相位噪声性能导致了光学合成和计量学的革命，涵盖了从分子光谱到激光测距和光通信的无数应用。然而，光学频率梳的理想特性取决于应用。在这篇评论中，不同的技术的产生和处理的高重复率（>10 GHz）的光学频率梳与技术兼容的光通信设备。特别强调的好处和前景，这项技术在一般领域的射频光子学，包括应用在高性能微波光子滤波，超宽带相干通信，和射频任意波形产生。
2014-03-11 physics.optics
Broadband high-resolution two-photon spectroscopy with laser frequency combs
双光子激发光谱具有宽的光谱跨度在多普勒限制的分辨率。本文首次描述了用双梳技术中的两个锁模激光振荡器对原子样品进行傅里叶变换双光子光谱分析。每一个过渡是唯一的识别由干扰梳状激发赋予的调制。自发双光子荧光的时间调制用单个光电探测器监测，并且通过傅立叶变换揭示光谱。
2013-11-24 physics.optics
Broadband Fourier-Transform Optical Photothermal Infrared Spectroscopy and Imaging
本研究针对光学光热显微术光谱范围受红外光源调谐限制的问题，采用超宽带同步加速器红外辐射实现覆盖全中红外的光热成像与光谱，提升了光谱范围和空间分辨率，并结合同步微光谱实现小鼠脑组织细胞区分。
2024-06-24 physics.app-ph physics.optics
Frequency Comb Assisted Broadband Precision Spectroscopy with Cascaded Diode Lasers
频率梳辅助的二极管激光光谱学既利用了光学频率梳的精确性，又利用了可调谐二极管激光器的宽波长调谐范围，已经在许多应用中得到了广泛的应用。在这封信中，我们提出了一种新的方法，使用级联的频率捷变二极管激光器，它允许扩展测量带宽为37.4太赫兹（1355至1630 nm）在MHz的分辨率与扫描速度超过1太赫兹/秒。它被证明是一个有用的工具，以表征宽带光谱的分子光谱学，特别是它能够表征的色散集成微谐振器高达四阶。
2016-04-18 physics.optics
High-Speed Coherent Raman Fingerprint Imaging of Biological Tissues
我们开发了一种使用宽带相干反斯托克斯拉曼散射（BCARS）的相干拉曼成像平台，该平台提供了前所未有的速度，灵敏度和光谱宽度的组合。该系统利用独特的激光源配置，探测3,000 cm $^{-1}$上的拉曼光谱，并通过外差放大具有大非共振背景（NRB）的反斯托克斯光子，同时保持$<$ 13 cm $^{-1}$的高光谱分辨率，在通常较弱的拉曼“指纹”区域产生特别强的响应。对于组织学和病理学，该系统显示出以非破坏性、无标记的方式突出显示主要组织成分的前景。我们展示了高速化学成像的二维和三维视图的健康小鼠肝脏和胰腺组织之间的异种移植脑肿瘤和周围的健康脑物质的接口。
2014-02-15 physics.ins-det physics.optics
Broadband and flat-baseline dual-comb cavity mode dispersion spectroscopy using fiber-based frequency combs
National Metrology Institute of Japan (NMIJ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（日本国家计量院（NMIJ），产业技术综合研究所（AIST））
利用锁模铒光纤频率梳和可调谐光学腔，实现宽带双梳腔模色散光谱，结合平坦基线和低噪声特性，高精度测量乙炔ν1+ν3带，压力相对标准偏差0.27%，吸收系数波动1.4×10⁻⁶ cm⁻¹。
2026-06-24 physics.optics
Broadband high-resolution molecular spectroscopy with interleaved mid-infrared frequency combs
历史上，在光谱测量中，在高光谱分辨率、宽带覆盖和采集时间之间存在权衡。光学频率梳最初被设想用于紫外区域氢原子的精确光谱学，现在通常用于探测中红外宽光谱带内的分子旋转振动跃迁，具有卓越的准确度、分辨率和速度。在这里，我们演示了在3.2至5.1微米的连续波长范围内（频率跨度1200 cm^{-1}，分辨率<100 kHz）通过交错梳齿分辨光谱的250万个光谱点的采集，该光谱是通过基于光学次谐波产生的高相干宽带双频梳系统采集的。在115 MHz的梳状谱线间距下，用逐渐移动的梳状谱线叠加，我们完全分辨了具有窄多普勒展宽谱线的分子的振幅谱和相位谱，如CS2及其同位素的ν1+ν3带。此外，我们能够观察CS2的化学氧化反应，通过其不对称ν3伸缩带检测到痕量的羰基硫（OCS）。
2020-06-02 physics.optics
Switching waves-induced broadband Kerr frequency comb in fiber Fabry-Perot resonators
本文提出在正常色散区光纤法布里-珀罗谐振腔中通过激发切换波产生宽带克尔频率梳，结合Lugiato-Lefever方程理论分析与全光纤实验，实现了跨越15 THz带宽的频率梳。
2024-02-15 physics.optics
Ultra-Broadband Coherent Supercontinuum Frequency Comb
我们提出了一个超宽带超连续谱的相干特性的详细研究，使一种新的方法，涉及连续波激光源独立探测整个光谱的振幅和相位噪声求积。连续谱的相干跨度超过1.5倍频程，支持在698 nm和1.54 μm的超稳定激光器的Hz级比较。我们提出了第一个数值模拟的累积梳状相干的限制，在许多脉冲，在对比的单脉冲水平，与系统的实验验证。实验和数值模拟揭示了量子种子宽带振幅噪声的存在而没有相位相干性退化，包括发现超连续谱相干性对光纤分数拉曼增益的依赖性。
2011-05-11 physics.optics
Broadband surface-emitting THz laser frequency combs with inverse-designed integrated reflectors
本文提出集成逆向设计端面反射器与表面发射贴片阵列天线的平面化太赫兹QCL频率梳，在2–4 THz实现跨倍频程带宽、七倍斜率效率提升及800 GHz梳状光谱。
2023-06-17 physics.optics
Broadband near-ultraviolet dual comb spectroscopy
本文首次实现宽带近紫外双梳光谱，利用两个覆盖35.7太赫兹带宽的紫外频率梳，在100微秒内获得甲醛的转动态分辨吸收光谱，为实时监测振转跃迁提供开创性工具。
2024-03-14 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.ins-det
Broadband frequency comb generation in aluminum nitride-on-sapphire microresonators
研制覆盖紫外到中红外波段的芯片级光学频率梳具有重要意义。为了将梳状光谱扩展到具有挑战性的UV区域，具有高UV透明度的材料平台至关重要。在本文中，结晶氮化铝（AlN）-蓝宝石薄膜被证明是有效的克尔频率梳产生。在连续波泵浦的高品质因数AlN微晶体谐振器中，实现了近倍频程覆盖范围和低参量阈值的近红外（NIR）梳。研究了受激喇曼散射（SRS）与超参量振荡之间的竞争，以及喇曼辅助四波混频（FWM）产生宽带梳状波。由于其宽带隙、优异的晶体质量以及固有的二次和三次结晶性，AlN-on-sapphire平台在从中红外到紫外的集成非线性光学中具有很大的应用前景。
2016-12-13 physics.optics
Technique for Generating Broadband FM Light
我们提出了一种使用非共振光谱梳产生来产生宽带频率调制的技术，从而产生振幅安静的光。结果包括所有的频谱分量的振幅和相位的封闭形式的公式。
2020-03-13 physics.optics
Phase-controlled dual-comb coherent anti-Stokes Raman spectroscopic imaging
相干拉曼显微镜通过询问生物分子的固有振动来提供无标记成像。然而，高化学特异性和高成像速度之间的权衡目前存在于从光谱学到光谱成像的过渡中，当捕获复杂生命系统中的动态时。在这里，我们提出了一个新的概念，在双梳计划，以大大击败这种权衡，并促进高分辨率宽带相干反斯托克斯拉曼光谱成像的基础上下变频，自动变化的延迟时间在光谱聚焦激发。振动显微光谱的快速测量在亚微秒尺度上的光谱跨度~700 cm-1与固体信噪比提供了访问的指纹区域内的良好解析的分子签名。我们证明了这种高性能的光谱成像的空间不均匀分布的化学物质，以及在植物细胞中的类胡萝卜素积累。这种技术提供了一个前所未有的宽带CARS成像与数百kHz的帧速率使用现有的1 GHz振荡器的路线。
2017-02-11 physics.optics
Metasurface-Enhanced Mid-Infrared Imaging Spectroscopy with Broadband Quantum Cascade Lasers
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
提出一种结合宽带梯度超表面与射频调制量子级联激光器的紧凑型中红外成像光谱平台，通过匹配超表面共振与激光发射光谱，实现单帧获取增强吸收条形码图像，将采集时间缩短三个数量级。
2026-06-11 physics.optics
Broadband Cavity-Enhanced Kerr Comb Spectroscopy on Chip
本文将Kerr微梳与高Q微腔在芯片上耦合，实现宽带腔增强直接频率梳光谱，获得详细模式色散与腔线型，并为集成非线性光学和超紧凑生化传感提供平台。
2024-03-17 physics.optics
Full Nonlinear Conversion of Broadband Frequency Combs generated by Four-Wave Mixing in Highly Nonlinear Fibers
我们产生了一个200 nm的光学频率梳，在1.5微米，通过注入两个单频激光到一个高度非线性光纤，并探讨其光谱相位特性和高功率，以证明完全非线性转换到其二次谐波。通过简单地聚焦到2 mm长的非线性晶体中，通过二次谐波和多个和频产生产生，产生了中心在790-800 nm且间隔为0.8-1 nm（380-470 GHz）的具有100 nm（~ 48 THz）带宽的光学频率梳。在不倾斜晶体的情况下，在垂直入射配置中使用传统的双折射相位匹配。
2009-02-12 physics.optics
Continuous Vernier filtering of an optical frequency comb for broadband cavity-enhanced molecular spectroscopy
我们最近介绍了游标直接频率梳腔增强光谱技术，我们提出了相应的定量宽带光谱的形式主义。我们实现了高灵敏度和宽带性能，通过获取光谱覆盖超过2000厘米$^{-1}$周围12600厘米$^{-1}$（800 nm），解决3 $ν$ + $δ$带的水蒸气和整个A带的氧气在环境空气中。在第二时间尺度下采集31 300个独立光谱元素，吸收基线噪声为2 $\times$ 10 $^{-8}$ cm $^{-1}$，提供优值为1，1.10 $^{-10}$ cm $^{-1}$ / $\sqrt{Hz}$，腔精细度为3000，腔往返长度约为3，3 m。这种最先进的性能是通过钛：蓝宝石频率梳与谐振腔网格的连续游标滤波来实现的，当腔自由光谱范围和激光重复率稍微不匹配时获得。在这里，我们讨论了游标滤波对测量的吸收线型的影响，并推导出拟合分子光谱所需的形式。
2016-03-09 physics.optics
Intracavity trace molecular detection with a broadband mid-IR frequency comb source
利用宽带光学参量振荡器（OPO）的内腔光谱技术，在2.5 - 5 μm光谱范围内对甲烷、二氧化碳、一氧化碳、甲醛、乙炔和乙烯等气体进行了超灵敏检测。OPO在简并附近工作，并由锁模铒（1560 nm）或铥（2050 nm）光纤激光器同步泵浦。高达800 cm $^{-1}$的大瞬时带宽允许同时检测多种气体。我们观察到一个有效的路径长度增强由于相干相互作用内的OPO腔，并实现部分每十亿灵敏度水平。测量的光谱形状是在良好的协议与模型，考虑到在广泛的OPO频带的群延迟色散。
2013-01-23 physics.optics
Overcoming sensitivity-bandwidth trade-off in mid-infrared spectroscopy by a microresonator-anchored swept laser
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Department of Precision Instruments, Tsinghua University（清华大学精密仪器系精密测量技术与仪器国家重点实验室）；College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术学院）；Research and Development Center for Wide Bandgap Semiconductors, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所宽禁带半导体研发中心）；CAS Key Laboratory of Geospace Environment, School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学地球与空间科学学院空间环境中国科学院重点实验室）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理科学学院微尺度物质科学国家研究中心）；CAS Center for Excellence in Comparative Planetology, Anhui Mengcheng Geophysics National Observation and Research Station, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学安徽蒙城地磁国家野外科学观测研究站比较行星学中国科学院卓越创新中心）
通过微谐振器锚定的超快扫频激光实现中红外光谱学的高灵敏度与宽带宽的平衡，达到创纪录的sSNR×B和高精度甲烷检测。
2026-02-08 physics.optics
Frequency Comb Assisted Diode Laser Spectroscopy for Measurement of Microcavity Dispersion
在被发明用于精确测量单原子跃迁的同时，频率梳在过去几年中也成为宽带光谱学的通用工具。在本文中，我们提出了一种新的和简单的宽带光谱的方法，结合光纤激光器的频率梳的准确性与易于使用的可调谐外腔二极管激光器。该方案使宽带和快速光谱的微谐振器模式，并允许其色散的精确测量，这是一个重要的先决条件，宽带光学频率梳的产生，最近已被证明在这些设备。此外，我们发现测量的微谐振器色散与有限元模拟的预测值非常吻合，我们表明，定制微谐振器色散可以通过调整它们的几何特性来实现。
2009-07-01 physics.optics
1 GHz dual-comb spectrometer for fast and broadband measurements
本文提出基于数字控制低噪声锁模激光器的1 GHz双光梳光谱系统，利用高重复频率将Nyquist性能提升100倍，并实现5 μs内0.6 THz宽带气体吸收实时测量。
2021-11-16 physics.ins-det physics.optics
Broadband soliton microcombs in the biological window enabled by a resonant coupler
Peking University（北京大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）
本文提出一种基于谐振耦合器的氮化硅光孤子微梳，可在数十毫瓦泵浦功率下产生930-1380nm、98GHz间距的宽带光谱，实现热稳定单孤子态，为生物窗口应用提供紧凑低功耗微梳光源。
2026-10-12 physics.optics
Ultra-broadband quantum cascade laser operating from 1.88 to 3.82 THz
报道了一种基于太赫兹量子级联激光器的异质有源区设计。相对于以前的设计，动态范围、频谱带宽以及输出功率都有了显著的提高。当单独操作时，激光器充当高达1.1 THz的光谱带宽的频率梳，而在分散状态下，可以在3 THz的中心频率下达到高达1.94 THz的带宽。一个自我检测的双梳设置已被用来验证频率梳性质的激光器。
2016-12-23 physics.optics
Broadband gain induced Raman comb formation in a silica microresonator
高Q值石英回音壁模式微谐振器是一个很有吸引力的平台，可以在其上演示各种波长范围内的宽相位锁定拉曼梳。拉曼梳可用于紧凑型脉冲激光源、传感器、光学时钟和相干断层扫描等应用。然而，拉曼梳的形成动力学尚未得到很好的利用。在这里，我们研究的拉曼梳形成的石英棒微谐振器，在微波速率的腔自由光谱范围内的动力学。我们生成了具有平滑光谱包络的拉曼梳，并且还观察到位于不同中心波长的两个拉曼梳之间的跃迁。通过改变抽运光的失谐量和微谐振腔与光纤的耦合强度，得到了光纤的跃迁特性。我们还解释了这些现象，通过使用一个简单的模型的基础上耦合模式方程。
2017-12-14 physics.optics
Ultra-broadband dual-comb spectroscopy across 1.0-1.9 μm
我们已经进行了双梳光谱学，并观察到在一个同时采集140太赫兹宽的光谱从1.0到1.9 μm使用两个基于光纤的频率梳相位锁定到对方。通过使用亚Hz线宽光纤梳将两个梳的重复率之间的差设置为7.6Hz来实现该超宽波长带宽。所记录的光谱在整个光谱中包含C ${_2}$ H ${_2}$、CH ${_4}$和H ${_2}$ O在不同波长处的五个振动-旋转带。所确定的C ${_2}$ H ${_2}$的跃迁频率与先前使用CW激光在2 MHz内测量的单个谱线的亚多普勒分辨率的跃迁频率一致。
2015-07-29 physics.optics
Liquid combs: broadband light with equidistance and without stability
本研究提出并验证了liquid combs（液体梳）这一新型光学态，通过调控半导体激光腔的增益与色散，得到兼具光谱等距性与快速相位涨落的宽带光，其带宽优于频率梳，为非梳状结构化白光源提供了新的实现方案。
2025-05-19 physics.optics
High-power ultra-broadband supercontinuum generation in tapered multimode glass rods
本研究通过锥形多模玻璃棒实现超宽带超连续谱，突破中红外光源功率与带宽限制，并展示高功率输出。
2024-07-17 physics.optics
Deuterated silicon nitride photonic devices for broadband optical frequency comb generation
我们报告和表征低温，等离子体沉积的氘氮化硅薄膜的非线性集成光子学。峰值处理温度低于300 $^\circ$ C，可与预处理CMOS基板后端兼容。我们实现了微谐振器的品质因数高达$1.6\times 10^6 $在1552 nm，和$>1.2\times 10^6$在整个$λ$ = 1510 - 1600 nm，没有退火或应力管理。然后，我们证明了该平台在非线性光子学中的直接效用，通过产生1太赫兹自由光谱范围，900 nm带宽调制不稳定微谐振器克尔梳和倍频程跨越，超连续加宽光谱。
2018-02-03 physics.optics
Broadband calibration-free cavity-enhanced complex refractive index spectroscopy using a frequency comb
本文提出宽带腔增强复折射率光谱技术，利用频率梳和傅里叶变换光谱仪直接测量法布里-珀罗腔透射模式，实现多个分子谱带吸收与色散谱的免校准同时测定，并在CO2三个合频带上验证了方法有效性。
2018-05-02 physics.optics
Fast and compact time-resolved spectroscopy enabled by Quantum Walk Combs
本研究提出并实现了一种基于单个量子行走梳激光器的非干涉快速紧凑光谱分析仪，无需移动部件，具有10微秒时间分辨率和三个数量级动态范围，适用于中红外分子指纹区有机溶剂蒸气的实时化学动力学分析。
2025-09-24 physics.optics
Broadband Phase-Noise Suppression in a Yb-Fiber Frequency Comb
报道了一种简单的利用主动强度噪声伺服系统抑制Yb基光纤光学频率梳高频相位噪声的方法。使用具有连续波（cw）激光器的光学外差拍频的相位噪声的环外测量显示出相位噪声的抑制为\geq 7 dB至100 kHz的傅立叶频率，单位增益交叉为-700 kHz。这些结果是由激光的强度和相位噪声之间的强相关性实现的。强度和相位噪声谱以及传递函数的详细测量揭示，高于-100 kHz的主要相位和强度噪声贡献是由于放大的自发发射（ASE）或其他量子噪声源。
2011-01-29 physics.optics
Microsecond-resolved electro-optic dual-comb spectroscopy in the 10~12.5 $μ$m fingerprint region for radical kinetics
Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）；National Taiwan University（台湾大学）
本文提出利用电光梳和偏振化砷化镓晶体实现皮秒级双梳光谱学，在10~12.5 μm区域研究自由基动力学，通过优化非线性转换条件实现高精度调谐。
2026-04-29 physics.chem-ph physics.optics
Whispering-gallery-mode barcode-based broadband sub-femtometer-resolution spectroscopy with an electro-optic frequency comb
光谱学是研究分子物理和实现生物化学传感的基本工具。然而，在宽带上实现亚飞秒分辨率光谱是具有挑战性的。本文通过将散斑图和电光频率梳（EOFC）相结合，实现了宽带高分辨光谱学。提出了一种基于回音壁模式（WGM）散斑（或WGM条形码）的新型波长计，用于将可调谐连续波（CW）激光器的频率与由超稳定激光器提供的光学基准相关联。从CW激光器产生的超细梳状线以亚飞秒分辨率对光谱进行采样。由于EOFC的中心光频率完全由WGM散斑波长计确定，因此通过执行顺序采集可以大大扩展测量带宽。这种方法充分利用了两个领域的优势，实现0.8-fm的分辨率与光纤激光器和80 nm的带宽与外腔二极管激光器。对超高Q腔和HCN气体吸收的光谱测量结果表明，该系统具有高分辨率和宽带宽的特点，具有广阔的应用前景。
2022-12-16 physics.optics
Nonlinear silicon waveguides generating broadband, spectrally engineered frequency combs spanning 2.0-8.5 um
具有亚波长模式限制和工程色散分布的纳米光子波导是在低脉冲能量下应用定制的非线性光学相互作用的优秀平台。在这里，我们提出了全空气包层悬浮硅波导的红外频率梳产生的光带宽仅限于硅的透明度。当用100 pJ脉冲以3.10 μ m泵浦时，所获得的光谱被光刻定制为在中红外（2.0-8.5 μ m或1170- 5000 cm-1）中跨越2.1倍频程。新颖的叉形耦合器提供仅1.5 dB损耗的高效输入耦合。所产生的光的相干性、亮度和稳定性在双频梳状设置中突出显示，其中在4.8-8.5 μ m（2100-1170 cm-1）的波长范围内以30 dB消光比和100 MHz间隔分辨各个梳状线。这些源用于宽带气相和液相双梳光谱与100 MHz的梳线分辨率。我们在包含112，200条梳状线的同时带宽上实现了10 Hz ^[0.5]的峰值频谱信噪比。这些结果提供了一种途径，进一步集成与开发高重复频率梳状激光器的紧凑型传感器与基于芯片的化学分析和光谱学的应用。
2019-06-18 physics.optics
Dual frequency comb spectroscopy in the molecular fingerprint region
在分子指纹光谱区域（6.5-20 $μ$ m）的光谱学产生关于物理、化学和生物科学的材料结构的关键信息。尽管经过了几十年的关注和努力，但这部分电磁波谱仍然难以用传统激光技术覆盖。在这份报告中，我们提出了一个简单而强大的方法，用于产生超倍频程，光学频率梳的指纹区域，通过在取向图案化的磷化镓晶体的脉冲内差频产生。我们展示了这种独特的相干光源在甲醇和乙醇蒸气中进行高精度双梳光谱分析的实用性。这些结果突出了激光频率梳的潜力，广泛的分子传感应用，从基本的分子光谱到纳米成像。
2017-12-28 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.optics
An antipodal Vivaldi antenna for improved far-field properties and polarization manipulation of broadband terahertz quantum cascade lasers
提出了一种用于宽带太赫兹量子级联激光器和频率梳的对映Vivaldi天线。其指数曲线的耀斑轮廓导致绝热面内模式膨胀，产生具有（23°x19°）半峰全宽和倍频程跨越带宽的单瓣光束的改进的远场。天线还充当波延迟器，将极化从垂直极化旋转到水平极化，旋转角度取决于频率。激光器的发射光谱和电流-电压特性以及频率梳操作不受影响。测量结果与数值模拟吻合良好，所提出的天线覆盖了宽光谱范围（1.5-4.5 THz）。
2020-04-22 physics.optics
Dual-Comb Real-Time Molecular Fingerprint Imaging
本文提出利用非制冷近至中红外探测器阵列的高帧率与双光梳的高互相干性，实现无扫描双光梳高光谱成像，并结合人工智能实现实时数据压缩与图像重建，为红外分子指纹实时成像奠定基础。
2020-06-03 physics.app-ph physics.optics
Photon-driven broadband emission and RF injection locking of THz quantum cascade laser frequency combs
我们提出了均匀的量子级联激光器（QCL）发射约3太赫兹，显示带宽高达950 GHz的一个稳定的节拍。器件在谐波梳状状态下自发工作，并且当处于密集模式状态时，它们可以注入锁定在腔往返频率处，具有低至-55 dBm的非常小的RF功率。当在负微分电阻的电不稳定区域中操作时，该器件显示超过1.83 THz（$Δf/f=50\%$）的超宽带操作，具有高相位噪声，表现出自持的周期性电压振荡。低CW阈值（115 A $\cdot$ cm $^{-2}$）和宽带梳状操作（$Δf/f=25\%$）使这些源极适合片上频率梳应用。
2019-12-02 physics.app-ph physics.optics
Broadband Dual Frequency Comb Spectroscopy in a Rapid Compression Machine
我们展示了光纤锁模双频梳状光谱的宽带，高分辨率的测量在快速压缩机（RCM）。我们应用切趾技术，以提高短期的信号噪声比（SNR），这使得宽带光谱在燃烧相关的时间尺度。我们测量的吸收24345个单独的波长元件（梳齿）之间的5967和6133 cm-1在704微秒的时间分辨率在12 ms的压缩的CH 4-N2混合物。我们讨论了切趾技术对吸收光谱的影响，并在拟合过程中将相同的效果应用于光谱模型以恢复混合物温度。拟合温度与绝热模型进行比较，发现与预期趋势吻合良好。这项工作表明，DCS的潜力被用作现场诊断工具，宽带，高分辨率，测量发动机环境。
2018-11-30 physics.app-ph physics.optics
Broadband photonic RF channelizer with a Kerr soliton crystal micro-comb
我们报告了一个92通道RF信道化器的基础上，48.9 GHz的集成微梳，通过孤子晶体，连同一个无源高Q值环形谐振器，作为一个周期性的光学3dB带宽为121.4 MHz的滤波器。通过温度调谐，我们获得了8.08 GHz和17.55 GHz的瞬时RF带宽。这些结果代表了实现完全集成的光子RF频谱信道器的重大进步，具有降低的低复杂性，尺寸和高性能，用于数字兼容信号检测和宽带模拟信号处理。
2021-01-29 physics.app-ph physics.optics
Systematic dispersion engineering of crystalline microresonators for broadband and coherent frequency comb generation
Keio University（庆应义塾大学）
通过超精密加工实现晶体微谐振器的色散控制，设计波导几何结构以优化微谐振器频率梳的光谱特性，实现高精度和抑制的空间模式相互作用，产生光滑耗散色散型孤子梳和超通信C波段的宽带频率梳。
2025-11-13 physics.app-ph physics.optics
Broadband infrared spectroscopy of condensed phases with two intra-pulse difference-frequency-generation frequency combs
中红外光谱为研究凝聚相中复杂分子的结构和动力学提供了一种新的途径。因此，开发紧凑型和宽带中红外光谱仪一直是一个长期的挑战。在这里，我们表明，一个高度相干和宽带中红外频率梳可以产生通过使用脉冲内差频产生与脉冲的训练从几个周期的钛：蓝宝石振荡器。通过将振荡器输出光束聚焦到单通扇出型双极化锂酸盐晶体中，并使晶体相对于入射光束的取向倾斜，可以产生具有从1550 cm-1（46 THz）到3650 cm-1（110 THz）的倍频程光谱带宽和消失的载波包络偏移相位的中红外频率梳。然后，使用两个相干的中红外频率梳，我们证明了超宽的中红外双频梳光谱的芳香族化合物和氨基酸在溶液中的实验是可行的。因此，我们预计，我们的中红外频率梳可用于进一步开发超快和宽带红外光谱的化学反应和生物分子在凝聚相。
2020-01-15 physics.chem-ph physics.optics
Programmable ultra-broadband photonic chaos platform enabled by microwave-chaos-driven electro-optic frequency combs
State Key Laboratory of Optical Field Manipulation Science and Technology, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院光电技术研究所光场操控科学与技术重点实验室）；Research Center on Vector Optical Fields, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院光电技术研究所矢量光学场研究中心）；Tianfu Xinglong Lake Laboratory（天府兴隆湖实验室）；College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术学院）
通过微波混沌驱动电光频率梳，实现可编程超宽带光子混沌平台，展示高带宽光子混沌和高效决策应用。
2026-01-04 nlin.CD physics.optics
Broadband Ultrahigh-Resolution chip-scale Scanning Soliton Dual-Comb Spectroscopy
提出了一种用于宽带超高分辨率光谱采集的芯片级扫描双梳光谱（SDCS）方法。SDCS采用Si 3 N4微腔谐振器，在同一芯片上用一束1550 nm激光产生两个37 THz（300 nm）的单孤子微梳，形成高互相干双梳，利用集成微加热器波长跟踪器实现了双梳系统在37.5 THz整个光跨内的高精度连续调谐。这种连续的波长调谐是通过在微环的整个自由光谱范围内同时调谐激光频率和两个单孤子微梳来实现的。我们测量SDCS分辨率为319+-4.6 kHz。使用此SDCS系统，我们进行了分子吸收光谱的H13 C14 N在其2.3太赫兹（18 nm）宽的泛音带，并表明，大量的平行外差提供的双梳扩展了一个数量级的激光器的有效光谱调谐速度。我们的芯片级SDCS开启了宽带光谱分析和大规模并行传感的大门，具有1000 MHz的光谱分辨率。
2020-01-13 physics.app-ph physics.optics
From broadband biphotons to frequency combs via spectral compression with time-varying cavities
提出利用时变线性腔周期压缩宽带频率纠缠光子为双光子频率梳，实现高光谱纯度与高通量，纯度超0.999，增强因子达100以上。
2024-11-01 physics.optics quant-ph
Broadband Terahertz Quantum Cascade Laser Dual-Comb Sources with Off-Resonant Microwave Injection
宽带双梳光谱技术因其在光谱分辨率高、探测速度快等方面的独特优势而受到越来越多的关注，虽然双梳技术在红外波段已经相对成熟，但由于缺乏高性能的宽带太赫兹双梳光源，目前在太赫兹波段还没有商业化的实际应用。在太赫兹波段，电泵浦量子级联激光器（QCL）是双梳运转的理想选择。然而，自由运行的太赫兹QCL双梳源通常显示有限的光学带宽（$\sim$ 100-200 GHz）。谐振微波注入锁定技术通过在谐振腔往返频率处调制激光器驱动电流来展宽太赫兹准分子激光器的发射光谱，但由于谐振注入和非理想微波电路引起的较大相位噪声，使得该技术很难用于展宽双梳带宽。因此，获得能够充分利用激光增益带宽的宽带太赫兹双梳光源具有挑战性。在这里，我们采用了非谐振微波注入显着拓宽双梳带宽的太赫兹QCL双梳源发射约4.2太赫兹。在非谐振注入下，测量的光学双梳带宽从自由运行时的147 GHz展宽到$>$ 450 GHz。通过对滤波器和GaAs标准具的透射率测量，从实验上证明了双梳带宽的展宽。通过基于速率方程模型的简单数值分析，我们解释了在非谐振微波注入条件下，宽带双梳的工作是由于较宽的激射带宽和较高的相位匹配度。
2022-06-21 physics.app-ph physics.optics
Video-rate broadband longwave IR dual-comb spectroscopy with 240,000 comb-mode resolved data points
我们报告使用双频梳光谱与高相干宽带（6.6-11.4 { \m }m）长波长红外（LWIR）梳的分子检测。利用中心波长为2.4 { \m }m的锁模Cr：ZnS激光器的亚三周期（20 fs）驱动脉冲，通过ZGP晶体中的脉冲内差频产生（IDFG）产生梳状结构。实时和高达视频速率（0.1-12秒每谱）的分子光谱与约240,000梳状模式分辨的数据点，间隔为80 MHz，并参考Rb时钟与信噪比（SNR）>300的采集已被证明。实现如此高速率的大量光谱数据采集的关键是长波红外梳的低相位和强度噪声以及出色的互相关。高SNR也由高（7.5%）IDFG转换效率促进，导致每通道300 mW的平均LWIR梳状功率。
2022-10-13 physics.app-ph physics.optics
High-Resolution Spectroscopy in the 11.6-15 μm Range by a Quasi-cw Difference-Frequency-Generation Laser Source
我们报告了一种方法，用于高分辨率光谱使用广泛的可调谐激光发射的分子指纹区域。该激光器是基于非线性取向图案化GaAs晶体中的差频产生（DFG）。信号激光器，一个CO2气体激光器，操作在一个kHz脉冲模式，而泵浦激光器，一个外腔量子级联激光器，是精细的无跳模调谐。闲频辐射的光谱范围为11.6 - 15 μm，激光线宽为2.3MHz。我们展示了多功能性和开发DFG激光源的分子指纹识别的潜力，通过解决在长波长中红外几个物种的混合物的吸收功能。利用光谱仪的宽调谐和宽分辨能力，我们分辨了乙烯（C_2H_4）在13 - 14.2 μm的宽带吸收光谱，并定量了部分谱线的自增宽系数。
2022-12-18 physics.chem-ph physics.optics
From Disorder to Function: Entropy-Engineered Broadband Photonics with Ion-Transport-Stabilized Spectral Fidelity
Huazhong University of Science and Technology (HUST)（华中科技大学）；Guangdong HUST (Huazhong University of Science and Technology) Industrial Technology Research Institute（华南理工大学（华中科技大学）广东工业技术研究院）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Artificial Intelligence for Science Institute（人工智能科学研究所）；Wuhan National Laboratory for Optoelectronics (WNLO)（武汉光电国家研究中心）；Fudan University（复旦大学）；Institute of Applied Physics and Computational Mathematics（应用物理与计算数学研究所）；Peking University（北京大学）；Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海有机化学研究所）
本研究通过熵工程化稀土卤化物双钙钛矿单晶，实现了宽带近红外光子功能与机理稳定性的结合，为金属卤化物光子学提供了新的解决方案。
2026-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
