Coherent, multi-heterodyne spectroscopy using stabilized optical frequency combs
利用窄线宽光纤频率梳的宽带、相干特性，通过多外差光谱法测量分子气体的全复谱。我们测量了155，000个单独的频率梳状线中的每一个在穿过氰化氢气体后所经历的吸收和相移，这些频率梳状线间隔100 MHz，跨度从1495 nm到1620 nm。测量的相位谱符合吸收谱的Kramers-Kronig变换。该技术可以在宽带宽上快速地提供全复频谱，并且具有赫兹级的精度。
2007-10-17 physics.optics
Coherent injection locking of quantum cascade laser frequency combs
量子级联激光器（QCL）频率梳是一个有前途的候选人，化学传感和生物医学诊断，只需要几毫秒的采集时间来记录吸收光谱，没有任何移动部件。它们采用电泵浦，占地面积小，是片上集成的理想平台。到目前为止，光反馈对QCL中频率梳的产生是致命的，并且破坏了模间相干性。这一性质对可能的积分度施加了严格的限制。在这里，我们演示了相干注入锁定的重复频率稳定的RF振荡器。我们首次证明了注入锁定QCL的频谱可以被锁相，从而产生频率梳。我们表明注入锁定不仅是一种全电稳频的通用工具，而且可以减轻光反馈对频率梳的致命影响。一个由注入锁定双梳芯片组成的自检测双梳原型装置，透镜和反射镜展示了片上双梳光谱学的巨大潜力。这些结果为小型化和全固态中红外光谱仪铺平了道路。
2018-08-20 physics.optics
Phase-stabilized 100 mW frequency comb near 10 μm
具有高功率和灵活可调谐性的长波长中红外频率梳是分子光谱学的高度期望，包括诸如C60的大分子的研究。利用同步泵浦单谐振AgGaSe 2光参量振荡器（OPO）产生了近10 μm的高功率稳相频率梳。该OPO可在8.4 ~ 9.5 μm范围内连续调谐，中心波长为8.5 μm时，最大平均闲频光功率为100 mW。闲频波的重复率（frep）和载波包络偏移频率（fceo）都被锁相到参考Cs时钟的微波信号。我们描述了频率梳的详细设计和构造，并讨论了精确和灵敏的直接频率梳光谱的潜在应用。
2018-03-01 physics.optics
A widely tunable 10-$μ$m quantum cascade laser phase-locked to a state-of-the-art mid-infrared reference for precision molecular spectroscopy
我们报告的相干相位锁定的量子级联激光器（QCL）在10- $μ$ m的二级频率标准，这个光谱区域，一个CO2激光器稳定在饱和吸收线的OsO 4。该标准的稳定性和准确性转移到QCL，导致线宽为10 Hz的顺序，并导致我们的知识到目前为止最新的QCL。锁定的QCL，然后用于执行吸收光谱跨越6 GHz的NH3和甲基trioxorhenium，两个物种的兴趣，在精密测量中的应用。
2014-04-04 physics.atom-ph physics.optics
A long-term frequency-stabilized erbium-fiber-laser-based optical frequency comb with an intra-cavity electro-optic modulator
利用掺铒光纤飞秒激光器的非线性偏振演化机制实现了一种光学频率梳。激光的重复频率约为209 MHz。通过控制腔内电光调制器和压电换能器，可以在3 kHz范围内的高伺服带宽下稳定重复率，从而实现长期重复率锁相。在1秒积分时间内，重复率的环路频率稳定度约为1.6E-13，受测量系统的限制，短期内与积分时间成反比。此外，使用一个共同的路径f-2f干涉仪，频率梳的载波包络偏移频率得到的信噪比为40 dB的3 MHz的分辨率带宽。稳定的载波包络偏移频率在1秒积分时间处呈现0.6 mHz的偏差。
2014-11-25 physics.optics
Frequency stabilization of a quantum cascade laser by weak resonant feedback from a Fabry-Pérot cavity
稳频中红外激光器是精密分子光谱学的重要工具。然而，这些措施的执行仍然受到复杂的稳定计划的限制。在这里，我们实现了一个量子级联激光器的光学自锁到一个高度模式匹配的双镜腔的谐振泄漏场。其结果是一种简单的方法来实现高功率中红外激光器的超纯频率。对于短时间尺度（<0.1 ms），我们报告的线宽减少因子为$3\times10^{-6}$的线宽为12 Hz。此外，我们证明了双光子腔增强吸收光谱的N $_{2}$ O泛音跃迁附近的波长为4.53 $μ$ m。
2021-04-15 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
Intrinsic linewidth of quantum cascade laser frequency combs
研究了自由运转量子级联激光频率梳的频率噪声功率谱密度。在高频率下观察到一个平台，归因于由所有梳线上的总激光功率的Schawlow-Townes公式设定的量子噪声极限。在我们的实验中，测得的线宽为292 Hz的总功率为25 mW。这一结果证明，四波混频过程，负责梳状操作，有效地相关的量子噪声的个人梳线。
2015-06-20 physics.optics
A stabilized 18 GHz chip-scale optical frequency comb at 2.8x10-16 relative inaccuracy
光学频率梳是将光学频率与微波振荡相连接的相干光源，在过去的几十年里，它已成为精密光谱学、光学钟表机构和阿秒物理学的有力工具。目前的基准系统是自参考飞秒锁模激光器，但高Q谐振器中的四波混频已成为替代平台。在这里，我们报告的CMOS兼容的光学频率梳的产生和完全稳定。螺旋微梳的两个自由度，梳线和本地18 GHz的梳间距之一，首先同时锁相到已知的光学和微波参考。其次，在泵浦功率控制的情况下，主动梳齿间距稳定将长期稳定性提高了六个数量级，达到仪器限制的3.6 mHz/sqrt（t）残余不稳定性。第三，参考33个氮化物频率梳线对光纤梳，我们证明了梳齿到齿的频率相对不准确度下降到53 mHz和2.8x10-16，预示着前所未有的芯片级应用在精密光谱学，相干通信和天文光谱学。
2015-08-31 physics.optics
Bi-stability and period-doubling cascade of frequency combs in exceptional-point lasers
本研究针对异常点附近激光器自发生成的频率梳开展稳定性分析，发现其具备双稳态与倍周期级联特性，后者可在保带宽前提下减半重复频率，为紧凑型频率梳发生器设计提供新思路。
2025-01-24 physics.optics
Fully stabilized Er fiber comb at 1 GHz by harmonic modelocking
本文提出一种新型光纤激光器设计，通过谐波锁模在腔内实现多脉冲循环，使Er光纤梳在1 GHz重复率下全稳定运行，突破了传统单脉冲技术的限制，为高频频率梳提供了成熟的光纤解决方案。
2025-06-30 physics.optics
Coherent Frequency Combs produced by Self Frequency Modulation in Quantum Cascade Lasers
量子级联激光器（QCL）的一个显著特点是其非常短的增益恢复时间，迄今为止，这阻碍了将器件自锁模成单脉冲训练的尝试。我们从理论上证明了四波混频和短的增益恢复时间使QCL工作在自频率调制区，其特征是在时域具有恒定的功率，在频域具有稳定的相干梳，相干梳可以使QCL在传感和测量方面有许多潜在的应用。
2013-11-28 physics.optics
Spectral characterization of a frequency comb based on cascaded quadratic nonlinearities inside an optical parametric oscillator
利用连续波泵浦光参量振荡器中的级联二次非线性效应，对光学频率梳的产生进行了实验研究。我们演示了梳状状态，产生窄线宽的模间拍音信号，我们验证了模式间隔均匀性的梳在Hz水平。我们还表明，可以通过调制的频率，对应于梳状模间距的参数增益的梳的光谱质量得到改善。在~2 μm波长的近红外波段，我们获得了超过4 W的高平均输出功率。
2015-09-14 physics.optics
Comment on "Retrieval of phase relation and emission profile of quantum cascade laser frequency combs''
最近发表在arXiv：1905.00668上的一篇文章提出，频率梳内的相位关系可以使用参考梳从外差测量中重建。原则上，按照这种方法，光学相位的这种恢复似乎是可能的，但应该产生时间恒定的信号。相反，arXiv：1905.00668提供了相位的显著相对漂移的实验证据，这表明梳的模式没有相干锁相。如果测试中的梳不是等距的，则可以解释这种时间漂移。这进一步意味着基础时间波形是不重复的，并且不能被压缩成相干短脉冲。这种伪影严重阻碍了量子级联激光器在精密计量中的应用。此外，将多模量子级联激光器指定为频率梳的概念似乎值得怀疑。
2019-05-13 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
On-chip Dual-comb based on Quantum Cascade Laser Frequency Combs
双梳光谱学是中红外频率梳在高分辨率分子光谱学中最具吸引力的应用之一，因为它利用了频率梳的独特相干特性与中红外分子光谱学可实现的高灵敏度相结合。本文提出了一种基于中红外量子级联激光频率梳的片上双梳光源，其中两个频率梳集成在一个芯片上。通过在每个激光器旁边集成微加热器来控制梳状重复和偏移频率。我们表明，完全控制的双梳系统是可能的，通过测量对应于32厘米$^{-1}$的光学带宽在1330厘米$^{-1}$（7.52 $μ$ m）的中心频率的多外差拍频，表明该设备是理想的紧凑型双梳光谱系统。
2015-10-30 physics.optics
Topological cascade laser for frequency comb generation in $\mathcal{PT}$-symmetric structures
级联的共振拓扑结构与$\mathcal{PT}$对称性破缺显示出发射激光的频率梳谱。我们考虑光学活性拓扑Aubry-André-Harper晶格支持边缘模式在规则间隔的频率。当$\mathcal{PT}$ -破缺区的放大共振与拓扑光栅的边缘模式相匹配时，我们预测了离散激光线的发射。适当的设计使得能够针对特定应用设计光谱特征。拓扑保护的鲁棒性使得该系统非常适合用于光谱学、计量学和量子信息的新一代紧凑型频率梳发射器。
2017-07-28 physics.optics
Phase-stabilized UV light at 267 nm through twofold second harmonic generation
提供相位稳定的激光对于将光学时钟的询问时间延长到许多秒并且因此实现小的统计不确定性是重要的。我们报道了一个为铝离子光学钟提供50 μ W以上267.4nm稳相紫外光的激光系统。该光是通过在两个级联的非线性晶体中将1069.6 nm的光纤激光器频率四倍化而产生的，这两个晶体都处于单程配置中。在第一级中，10 mm长的PPLN波导晶体将1 W基波光转换为534.8 nm处的0.2 W以上。在下面的50 mm长的DKDP晶体中，在267.4 nm处产生超过50 uW的光。本文用拍波节法测量了采用同一光源的稳相四倍频系统的无源短期相稳定性的上限。在足够稳定的激光源下，1 s后产生的小于5 x 10^-17的分数频率不稳定性支持对27 Al ^+时钟跃迁的寿命有限探测。通过泵浦光的干涉测量路径长度稳定化，通过将泵浦光通过整个设置后向反射并校正频率偏差，预期第四谐波光的进一步改进的稳定性。环路误差信号表明，1 s时的电子极限不稳定性为1 x 10^-18。
2022-09-05 physics.ins-det physics.optics
Dispersion engineering of Quantum Cascade Lasers frequency combs
量子级联激光器是能够产生频率梳的紧凑源。然而，关键特性-如光学带宽和功率每模式分布-必须得到改善，以更好地解决光谱应用。群延迟色散对梳状结构的形成起着重要的作用。在这项工作中，我们证明了基于Gires-Tournois干涉仪集成到QCL梳的色散补偿方案大大提高了梳操作制度，防止形成以前观察到的高相位噪声制度。这些梳的连续波输出功率通常为$>$ 100 mW，光谱中心为1330 cm $^{-1}$（7.52 $μ$ m），光带宽为$\sim$ 70 cm $^{-1}$。我们的研究结果表明，QCL梳是基于芯片的频率梳光谱系统的理想来源。
2015-09-29 physics.optics
Cascaded half-harmonic generation of femtosecond frequency combs in mid-IR
对于中红外（中IR）（被称为光谱的“分子指纹”区域[1]）中的频率梳的日益增长的需求，通过半谐波产生的近IR频率梳的下变频提供了许多益处，包括高转换效率以及对近IR泵浦的固有相位和频率锁定[2]。因此，级联的半谐波产生承诺一个简单的路径扩展稳定的频率梳的波长覆盖范围。在这里，我们报告了一个两倍频程的下变频约1 μm的频率梳通过级联半谐波产生在第一阶段的效率约为64%，在第二阶段的效率约为18%。我们获得了~2 μm宽约50 fs和~4 μm宽约110 fs的宽带内锁频梳。这些结果表明，半谐波产生的有效性，作为一个通用的工具，有效的相位和频率锁定下变频，这可能是有益的许多应用需要长波长相干源。
2015-10-13 physics.optics
Self-starting Harmonic Comb Emission in THz Quantum Cascade Lasers
谐波梳状态已被证明是量子级联激光器中出现的，并由参量增益和空间烧孔的相互作用促进。本文报道了铜基双金属太赫兹量子级联激光器的稳定、纯、自启动谐波锁模。不同的谐波阶数可以激发在同一个激光腔中取决于泵浦条件和稳定的谐波梳跨越超过600 GHz的带宽在80 K的报告。这样的设备可以被RF注入和自由运行的相干性进行评估，通过在50 GHz的自混合技术。一个理论模型的基础上麦克斯韦-布洛赫方程，包括在增益分布的不对称性被用来解释的数据。
2021-02-05 physics.optics
Generation of Kerr combs centered at 4.5μm in crystalline microresonators pumped by quantum cascade lasers
本文报道了利用室温量子级联激光器泵浦CaF2和MgF2回音壁模式微谐振器，首次在4.5μm中红外波段产生克尔光频梳，并在约20mW泵浦功率下实现超过半个倍频程的频谱宽度。
2015-05-31 physics.optics
Electro-Optic Comb Generation Via Cascaded Harmonic Modulation
本研究提出一种通过三个级联电光调制器在依次降低的谐波驱动下产生电光频率梳的方法，实现了>120 GHz带宽和75 MHz重复率，且无需更改组件即可在任意谐波和重复率下调制。
2024-07-28 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
Bandwidth scaling and spectral flatness enhancement of optical frequency combs from phase modulated continuous-wave lasers using cascaded four-wave mixing
我们介绍了一种新的级联四波混频技术，该技术可以放大连续波激光相位调制产生的频率梳的带宽，同时提高光谱平坦度。因此，我们展示了一个10 GHz的频率梳超过100线在10 dB的带宽，其中记录75线是在1 dB的平坦度。级联的四波混频过程将由CW激光器的调制产生的初始梳的带宽增加了五倍。宽带梳具有近似二次频谱相位，其在单模光纤中传播时被补偿，导致940 fs脉冲的10 GHz训练
2012-11-09 physics.optics
Self-starting harmonic frequency comb generation in a quantum cascade laser
光学频率梳在微波和光域之间建立了一个严格的相位相干链路，并在越来越多的应用中作为高精度工具出现。具有大模间间距的频率梳在微波光子学领域中用于射频任意波形合成和用于在未来无线通信网络中产生高频谱纯度的THz音调。我们首次在量子级联激光器中实现了具有太赫兹重复频率的自启动谐波频率梳产生。由于激光器中粒子数反转的时间调制，由数十个相邻腔模的抑制引起的大的模间间距起源于对增益的参数贡献。谐波梳的模式间隔被示出为均匀的中心频率的$5\times 10^{-12}$部分内使用多外差自检测。这种新的谐波梳态扩展了量子级联激光频率梳的应用范围。
2017-09-09 physics.optics
Experimental study of the effect of phase mismatch on a CW-pumped cascaded quadratic nonlinear frequency comb
通过连续波泵浦的级联二次非线性（CQN）产生的光学频率梳似乎是一种很有前途的替代方案，以完善的锁模激光器，特别是如果需要访问中红外光谱区域。本文报道了一种基于二次谐波产生（SHG）的CQN频率梳的光谱特性的实验研究。我们的研究集中在倍频相位失配，这引起了很少注意，在以前的报道CQN频率梳的研究。我们的研究的主要观察是，它是可能的，以提高频谱纯度的CQN频率梳通过调整相位失配。除了在近红外区域产生频率梳的CQN过程之外，我们的实验装置还涉及其他几个非线性过程。这些过程导致了复合梳，从可见光到中红外线。
2020-04-16 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
Phase-stabilized, 1.5-W frequency comb at 2.8 to 4.8 micron
提出了一种基于周期极化铌酸锂的中红外波段高功率光参量振荡器频率梳。该系统由中心波长为1.07 μ m的10 W飞秒Yb：光纤激光器同步泵浦，并对信号进行单共振。闲频（信号）波长可在2.8 ~ 4.8 μ m（1.76 ~ 1.37 μ m）范围内连续调谐，同时带宽高达0.3 μ m，最大平均闲频输出功率为1.50 W。我们还证明了稳定的梳的性能，通过记录外差拍与窄线宽二极管激光器。该OPO是中红外频率梳光谱的理想光源。
2009-02-11 physics.atom-ph physics.optics
Robust, frequency-stable and accurate mid-IR laser spectrometer based on frequency comb metrology of quantum cascade lasers up-converted in orientation-patterned GaAs
我们展示了一个强大的和简单的方法用于测量，稳定和调谐的连续中红外（MIR）激光器的频率，特别是量子级联激光器。原理证明是用5.4 μm的量子级联激光器进行的，该激光器通过取向图案化GaAs中的和频产生而上变频到1.2 μm，输出为标准的高功率连续1.5 μm光纤激光器。用标准铒光纤频率梳测量了1.2 μm和1.5 μm波长的激光，实验结果表明，频率测量可达100 kHz，频率稳定在10 kHz以下，频率调谐可控，长期稳定。
2013-10-02 physics.optics
Coexisting frequency combs spaced by an octave in a monolithic quantum cascade laser
量子级联激光器被证明是有助于在中红外和太赫兹频率的紧凑型频率梳源的发展。在这里，我们展示了异质太赫兹量子级联激光器的两个有源区正好间隔一个倍频程。两个有源区均基于四量子阱激光器设计，它们在脉冲模式下在15 K下发射组合的3 mW峰值功率。两个中心频率分别为2.3 THz（带宽300 GHz）和4.6 THz（带宽270 GHz）。该结构的设计方式，允许同时操作的两个有源区的梳状制度，作为一个双梳状源，以及所有的波导内部自参考技术的测试台架结构。窄RF拍音（$\sim$ 15 kHz）被记录，示出了两个梳的同时操作，其自由运行的相干特性通过拍音光谱学被研究，所述拍音光谱学利用外部检测器和经由自混合来执行。仅依赖于增益带宽工程的高色散区域（4.6~THz）中的梳状操作显示了使用紧凑梳状源的宽光谱覆盖的潜力。
2018-10-24 physics.optics
Evidence of Linear Chirp in Mid-Infrared Quantum Cascade Lasers
我们用相干拍音光谱法测量了工作在8 μ m的量子级联激光频率梳的模间相位关系。我们发现这些阶段是可再现的设备的功率循环后，并与驱动电流平滑地变化。此外，这些相位描述了呈现简单的线性啁啾的梳状状态，其实际上对应于啁啾的最低状态以最小化幅度调制，如由具有短增益恢复寿命的增益介质中的四波混频驱动的梳所需要的。
2018-04-11 physics.optics
Retrieval of phase relation and emission profile of quantum cascade laser frequency combs
量子级联激光器最近经历的主要发展已经有效地将频率梳发射扩展到更长波长的光谱区域，即中红外和远红外。与经典的脉冲频率梳不同，它们的锁模机制依赖于四波混频非线性过程，具有不同于传统短脉冲序列的时间强度分布。测量这些梳中的模式的绝对相位图案使得能够在没有短脉冲发射的情况下彻底表征锁模的开始以及相干特性。在这里，通过结合双梳多外差检测与傅里叶变换分析，我们展示了如何同时获取和监测在很宽的时间范围内的通用频率comb.The技术的相位图案被施加到表征中红外和太赫兹量子级联激光频率梳，最终证明了高度的相干性和显着的长期稳定性，这些来源。此外，该技术还允许重建发射的电场、强度分布和瞬时频率。
2019-05-02 physics.optics
Highly coherent phase-lock of an 8.1 $μ$m quantum cascade laser to a turn-key mid-IR frequency comb
本研究将8.1 $μ$m单模连续波QCL与turn-key中红外频率梳相干相位锁定，实现了0.4 rad残余相位误差与亚kHz线宽，为mid-IR精密测量与计量级QCL开发奠定基础。
2024-12-21 physics.ins-det physics.optics
Frequency combs in optically-injected terahertz ring quantum cascade lasers
本研究针对太赫兹芯片级频率梳生成需求，利用DFB激光器光注入环形太赫兹QCL，通过调控注入光的功率与频率，从实验和理论上实现了环形腔中频率梳的可控生成，为紧凑型集成频率梳设计提供了新路径。
2023-08-26 physics.optics
Coherent multi-mode dynamics in a Quantum Cascade Laser: Amplitude and Frequency-modulated Optical Frequency Combs
我们基于有效半导体麦克斯韦-布洛赫方程组建立了理论模型，研究了法布里-佩罗多模中红外量子级联激光器的动力学行为，旨在研究光学频率梳的自发产生。该模型包含了半导体有源介质的关键特征，如非对称的，频率相关的增益和折射率，以及由线宽增强因子提供的场动力学的相位-振幅耦合。我们的数值模拟与最近的实验结果非常一致，显示了广泛的梳formationin锁定制度，分离的混沌动力学时，场模式解锁。在前一种情况下，我们确定沿腔行进的自约束结构，而瞬时频率的特征在于线性啁啾行为。在这样的制度，我们表明，OFC的特点是伴随和相关的幅度和频率调制。
2020-04-28 physics.optics
Generation of very flat optical frequency combs from continuous-wave lasers using cascaded intensity and phase modulators driven by tailored radio frequency waveforms
我们展示了一个方案，基于一个级联的锂离子强度和相位调制器驱动的专门定制的射频波形，以产生一个光学频率梳具有非常高的光谱平坦度。在这项工作中，我们展示了一个10 GHz的梳与~40线的频谱功率变化低于1 dB和~60线的总数。可以生成的线的数量受到相位调制器的功率处理能力的限制，并且这可以在不损害频谱平坦度的情况下进行缩放。此外，在我们的方案中所产生的梳的光谱相位几乎是纯二次的，如我们将证明的，这允许仅使用单模光纤进行非常高质量的脉冲压缩。
2010-09-23 physics.optics
Mid-infrared frequency comb generation via cascaded quadratic nonlinearities in quasi-phase-matched waveguides
我们实验证明了一种简单的配置，中红外（MIR）频率梳产生准相位匹配的锂酸盐波导中使用的级联- $χ^{(2)}$非线性。利用铒光纤激光器产生的纳焦耳级脉冲，在近红外波段观察到了倍频程超连续谱，在2.5- 3 $\textμ$ m波段产生色散波，在4- 5 $\textμ$ m波段产生脉冲内差频。通过设计准相位匹配光栅轮廓，在这种几何结构中观察到可调谐的窄带和宽带MIR光谱。最后，我们进行数值模拟使用非线性包络方程，这表明与实验良好的定量协议-并可用于通知波导设计，以定制的MIR频率梳。我们的研究结果确定了一个简单的单分支的方法，在一个紧凑的平台，使用商业Er：光纤技术中红外频率梳产生的路径。
2018-01-24 physics.optics
Frequency comb generation via cascaded second-order nonlinearities in microresonators
光学频率梳正在革新现代时间和频率计量学。在过去的几年里，由于通过基于微谐振器的解决方案实现了小型化，其应用范围大幅增加。这种器件中的梳通常使用谐振器材料的三阶$χ^{(3)}$非线性产生。另一种方法是利用二阶$χ^{(2)}$非线性。虽然以这种方式产生梳的想法已经存在了近二十年，但到目前为止，只有少数演示是已知的，要么是基于庞大的蝴蝶结腔，要么是基于相对低的$Q$波导谐振器。在这里，我们提出了第一个这样的梳，是基于毫米大小的微谐振器由锂碳酸盐，允许级联的二阶非线性。这款概念验证器件的泵浦阈值低至2 mW，可在1064 nm和532 nm附近产生重复频率锁定梳。从非线性动力学的角度来看，所观察到的梳对应于图灵辊图案。
2019-12-03 physics.optics
Intensity correlations in quantum cascade laser harmonic frequency combs
本文对量子级联激光器（QCL）发射的谐波频率梳进行了新的研究，证明了表征发射光谱的双模之间存在强度相关。这些起源于由有源介质的三阶非线性驱动的四波混频（FWM）过程。这种相关性的研究对于新一代半导体器件的工程设计至关重要，这些半导体器件有可能成为具有量子特性（如压缩和纠缠）的集成光发射器。从实验结果出发，国家的最先进的技术的限制进行了讨论，以及可能的方法，可能导致检测到的非经典现象，或者改进QCL的设计，在引人注目的角度产生量子关联中红外线。
2022-06-15 physics.optics
Improved comb and dual-comb operation of terahertz quantum cascade lasers utilizing a symmetric thermal dissipation
在太赫兹波段，量子级联激光器（QCL）是实现频率梳和双梳运转的理想平台。一直以来，人们都非常需要改进梳子的性能。在这项工作中，通过采用对称的散热方案，我们报告了一种改进的频率梳和双梳操作的太赫兹QCL。冷手指的两种配置，即，分别研究了具有非对称和对称散热方案的A型和B型。采用有限元热分析方法研究了太赫兹量子化学激光器的热管理参数效应。模拟结果表明，与传统的非对称散热方案（A型）相比，对称散热方案（B型）可使激光器的热传导更加均匀，激光器有源区的最高温度更低。为了验证模拟，进一步进行实验，通过测量的激光性能和梳状特性的太赫兹QCL发射约4.2太赫兹安装在A型和B型冷指。实验结果表明，对称热耗散方法（B型）能有效改善太赫兹量子化学激光器的梳状和双梳状工作特性，可进一步广泛应用于光谱、成像和近场等领域.
2021-08-26 physics.optics
Continuously and widely tunable frequency-stabilized laser based on an optical frequency comb
提出一种基于稳频光学频率梳的激光连续宽调谐方案，通过跨越模糊区并以同步声光调制器补偿跳频间隙，在 ECDL 上实现最高超 100 GHz/s 的稳频精密调谐。
2024-03-03 physics.atom-ph physics.optics
Quantum Cascade Laser Frequency Combs
最近的研究表明，宽带量子级联激光器可以作为频率梳工作。因此，它们在中红外和太赫兹频率下的直接电泵浦下工作，使它们对双梳光谱非常有吸引力。性能水平不断提高，平均功率超过100 mW，中红外$^{-1}$的频率覆盖范围为100 cm。在THz范围内，报道了10 mW的平均功率和600 GHz的频率覆盖。由于增益介质的上态寿命非常短，这些源中的模式增殖是由四波混频而不是饱和吸收引起的。结果，它们的光学输出的特征在于输出功率的小强度调制的趋势，以及模式的相对相位类似于频率调制激光器的模式。最近的结果包括梳状操作的证据下降到一个水平，观察到一个Schawlow-Townes加宽的线宽，以及第一个双梳光谱测量。该结构集成单片非线性光学元件以及作为检测器工作的能力显示出未来双梳系统芯片集成的巨大前景。
2015-10-30 physics.optics
Terahertz multi-heterodyne spectroscopy using laser frequency combs
基于太赫兹量子级联激光器的频率梳在紧凑的封装中具有宽带覆盖和高输出功率，使其成为宽带光谱学的有吸引力的选择。在这里，我们展示了第一多外差光谱使用两个太赫兹量子级联激光梳。仅用100 $μ$ s的积分时间，我们就实现了超过60 dB的峰值信噪比和以2.8 THz为中心的大于250 GHz的频谱覆盖。即使使用室温探测器，我们也能够实现50 dB的峰值信噪比，并且作为原理证明，我们使用这些梳状结构来测量标准具样品的宽带透射谱。最后，我们表明，通过适当的信号处理，可以将多外差光谱扩展到以脉冲模式工作的量子级联激光梳，大大扩展了适用于这些技术的量子级联激光器的范围。
2016-04-04 physics.optics
Non-resonant Optical Injection Locking in Quantum Cascade Laser Frequency Combs
本文提出利用1.55 μm强度调制近红外光实现量子级联激光频率梳的非共振光学注入锁定，该方法免除了专用电子元件需求并大幅降低频率噪声，性能优于传统电调制方法，有望推动中红外光谱与计量学应用。
2025-05-30 physics.optics
Nanometer-precision surface metrology of millimeter-size stepped objects using full-cascade-linked synthetic-wavelength digital holography using a line-by-line full-mode-extracted optical frequency comb
本文提出全级联合成波长数字全息术（FCL-SW-DH），利用逐线提取的300个光学频率梳模式生成细步宽幅级联链接，在14.85 mm最大轴向范围内实现了对毫米级阶梯物体6.1 nm轴向不确定度的纳米精度表面计量。
2023-01-25 physics.optics
Fiber-comb-stabilized light source at 556 nm for magneto-optical trapping of ytterbium
在556 nm处发射的频率稳定的光源通过将1112 nm激光器倍频来实现，该1112 nm激光器被锁相到基于光纤的光学频率梳。1112 nm激光器是掺镱（Yb）分布反馈光纤激光器或使用外腔二极管激光器作为主激光器的主从激光器系统。我们已经在五天的时间内实现了光源的连续频率稳定。在此光源下，我们利用1 S 0 - 3 P1互组合跃迁完成了Yb原子的第二阶段磁光俘获。当使用飞行时间方法测量时，MOT中的超冷原子的温度为40 uK，并且这足以将原子装载到光晶格中。基于光纤的频率梳是冷原子实验中控制激光频率的有效工具。
2010-05-18 physics.atom-ph physics.optics
300 GHz generation based on a Kerr microresonator frequency comb stabilized to a low noise microwave reference
在这封信中，我们实验证明低噪声300GHz波产生的基础上克尔微谐振器频率梳孤子制度的工作。通过光电锁相环将10GHz GPS约束的介质谐振振荡器的光谱纯度转换到孤子梳的300GHz重复频率。两个相邻的梳状线拍在一个单向行进的载波光电二极管上，将300GHz的毫米波信号发射到波导中。在10kHz、1MHz傅立叶频率下，300GHz相位噪声功率谱密度分别为-88dBc/Hz、-105dBc/Hz。在300 GHz处的自由运行分数频率不稳定性在1秒平均时间处为$1 \times 10^{-9}$。稳定到GPS信号后，我们报告了1秒时$2 \times 10^{-15}$的环内剩余不稳定性，其平均值在1000秒时下降到<$1 \times 10^{-17}$。这种系统提供了一个有前途的路径，实现紧凑，低功耗的毫米波振荡器，低噪声性能的实验室外的应用。
2020-06-16 physics.ins-det physics.optics
Microwave noise downconversion in interband cascade laser frequency combs
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；Technische Universität Wien（维也纳工业大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；Amentum（安特姆）
本文提出利用微波噪声下变换评估间带倍频激光的相干性，通过基带噪声与多GHz间模拍频的关系，简化了高频光电探测器的需求，为频率梳表征提供了新方法。
2026-04-23 physics.optics
Direct observation of terahertz frequency comb generationin difference-frequency quantum cascade lasers
太赫兹量子级联激光源是基于中红外器件腔内差频产生的，是目前唯一一种不需要庞大而昂贵的液氦冷却而能在0.6-6 THz范围内工作的电泵浦器件，是旋转分子光谱学和传感应用的重要资产。本文介绍了用波长为6.5 μm的分布反馈激光器和波长为6.9 μm左右的法布里-珀罗器件进行腔内混频实现的梳状运转。在78 K下，获得了1.8 ~ 3.3THz的超宽带THz辐射，总输出功率为8 μW.利用近红外脉冲光整流技术，采用基频参考THz梳状结构对THz辐射进行了多外差探测.下转换的节拍，同时获得，确认一个相等的间隔太赫兹发射低至1 MHz的精度。在未来，这种设置可以用于基于傅立叶变换的相位关系之间的发射太赫兹模式的评估，铺平了道路，室温，紧凑和现场部署的高等级太赫兹频率梳。
2021-03-17 physics.optics
Visible astro-comb filtered by a passively-stabilized Fabry-Perot cavity
我们展示了一个紧凑的29.3 GHz可见天文梳，覆盖560 nm到700 nm的光谱。一个837 MHz的Yb：光纤激光器频率梳相位锁定到Rb时钟作为种子梳，以确保频率稳定性和高的边模抑制比。在产生可见光超连续谱后，利用超低膨胀玻璃制作的腔长固定的法布里-珀罗腔对梳齿进行滤波，以消除快速的主动抖动。反射镜采用自制的零色散、高反射率的互补啁啾镜对，保证了无跳模现象。这些滤波梳齿在49，000分辨率的天文摄谱仪中清晰地分辨出来，表现出清晰的线型，零噪声基底和均匀的曝光幅度。
2018-08-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Fully phase-stabilized 1 GHz turnkey frequency comb at 1.56 $μ$m
低噪声和高重复频率的光学频率梳对于从计时到精密光谱学的许多应用是期望的。例如，与较低重复率源相比，千兆赫重复率源大大提高了双梳模态中光谱的采集速度，同时仍然保持足够的瞬时分辨率以在各种条件下解析来自分子的振转特征。本文介绍了一种实用的1~GHz的商业锁模激光器的稳定性和特性，该锁模激光器工作在电信波长（1.56 $μ$ m）。光纤放大和光谱增宽导致具有438 mrad残余相位噪声（从10 $^2$到10 $^7$ Hz积分）的$\textit{f}_{\textit{ceo}}$的高信噪比检测和稳定。同时，我们稳定了最近的梳状模式和腔稳定的连续波激光器之间的拍音在1.55 $μ$ m与41毫拉德的残余相位噪声（从10 $^2$到10 $^7$ Hz集成）。这种坚固耐用的自参考梳状系统采用现成的保偏光纤组件构建，可用于各种受益于增加的重复率的低噪声频率梳状应用。
2020-05-28 physics.ins-det physics.optics
Microresonator soliton frequency combs via cascaded Brillouin scattering
本文通过级联布里渊散射触发Kerr孤子频率梳生成，在熔融石英谐振器中实现107 GHz重复率的孤子脉冲序列，开辟了低噪声、任意重复率频率梳的新途径。
2023-12-24 physics.optics
Optical phase-noise dynamics of Titanium:sapphire optical frequency combs
稳定的光学频率梳（OFC）可以在其宽光谱带宽上具有显着的相干性水平。我们研究了在数百纳米的光谱的光学噪声的缩放。我们测量了两个OFC（具有偏移频率$f^{(1)}_0 $和$f^{(2)}_0$）之间的残余相位噪声参考一个共同的腔稳定的窄线宽连续激光器。它们的相对偏移频率$ Δf_0 = f^{(2)}_0 - f^{(1)}_0 $（出现在它们的整个频谱上）提供了相位噪声的方便测量。通过比较$Δf_0$在不同的频谱区域，我们表明，所观察到的残余相位噪声的缩放是非常好的协议从标准频率梳状方程的噪声预测。
2014-01-07 physics.optics
Polarization-diverse soliton transitions and deterministic switching dynamics in strongly-coupled and self-stabilized microresonator frequency combs
微谐振器中的耗散克尔孤子微梳使芯片级精密计量、通信、光谱学和并行信号处理的根本进步成为可能。在这里，我们展示了偏振多样的孤子转换和确定性的开关动力学的自稳定的微梳在强耦合色散管理的微谐振器驱动的单泵浦激光器。开关动力学是由耦合的横磁和横电超模之间的差分热膨胀活动在前-后泵浦失谐引起的。实现大的孤子存在范围和确定性的转变受益于开关动力学，导致交叉极化孤子微梳形成时，驱动的横向磁超模的单个谐振器。结果泵浦激光总是存在于横向磁共振的有效蓝失谐处，从根本上减轻了热不稳定势垒，提高了孤子形成机制的可及性。随后，我们展示了两种不同的偏振不同的孤子形成路线所产生的混沌或周期性调制的波形，通过泵浦功率的选择。所产生的自稳超模微梳具有极大的孤子存在范围、多种孤子态跃迁和良好的泵浦光调谐、高的泵浦微梳转换效率和低的重复频率相位噪声。
2023-03-07 physics.app-ph physics.optics
