A novel terahertz time-domain spectroscopic endoscope based on a single photoconductive antenna chip
基于光电导天线（PCA）的太赫兹时域光谱（THz-TDS）需要两个独立的PCA芯片。一个PCA用作发射器，另一个用作接收器。对于反射式测量，通常需要“衰减全反射”技术来提高反射灵敏度。这使得反射式测量的系统体积庞大且复杂。在本文中，我们提出了一种新的太赫兹TDS内窥镜，是专门设计用于反射型测量。这种THz-TDS内窥镜得益于集成光电导天线（我们称之为iPCA），它将发射器和接收器集成在单个天线芯片上。因此，内窥镜的尺寸可以尽可能地缩小以用于实际使用。详细介绍了该太赫兹TDS内窥镜的设计和工作原理。这为太赫兹时域光谱在生物医学领域的应用开辟了一条新的途径。
2013-12-14 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
Topologically tuned terahertz confinement in a nonlinear photonic chip
紧凑型太赫兹（THz）功能器件在高速无线通信、生化传感和无损检测方面受到极大追捧。然而，由于不可避免的制造缺陷，用于产生和引导THz波的传统器件受到衍射损耗和无序的困扰。在这里，基于电磁波的拓扑保护，我们证明了在一个明智的图案化的锂酸盐芯片形成一个楔形的Su-Schrieffer-Heeger晶格的太赫兹波的非线性产生和拓扑调谐限制。实验测得的能带结构提供了直接可视化的动量空间中产生的太赫兹波，和他们的手征扰动的鲁棒性进行了分析和比较拓扑平凡和非平凡的制度。这种太赫兹波的芯片级控制可能会带来新的可能性太赫兹集成拓扑电路，先进的光子应用前景。
2021-11-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Two-chip power-scalable THz-generating semiconductor disk laser
我们展示了一个紧凑的双芯片太赫兹发射垂直外腔面发射激光器（TECSEL）源，它提供了1-THz输出的基础上腔内频率转换的双波长发射在一个极化的锂离子晶体。室温下的I型频率转换方案非常受益于腔内功率超过500 W的多芯片腔中的功率缩放可能性。
2021-02-22 physics.optics
Response regimes in on-chip THz spectroscopy
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质与结构动态研究所）；Center for Free-Electron Laser Science (CFEL)（自由电子激光科学中心）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Department of Physics, Columbia University（哥伦比亚大学物理系）
本文研究了芯片上太赫兹光谱中金属样品的真实德鲁德响应与幻影-德鲁德响应的区分，揭示了有限尺寸和环境效应的影响，并提出了避免误判的实用指南。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photonic Filter for THz via optical injection into a feedback-controlled on-chip multi-wavelength laser
本文提出一种基于反馈控制多波长激光器的集成光子滤波器，通过光注入再生放大实现太赫兹信号选择性滤波，实验展示34 GHz信道间隔、20 dB抑制比及160 MHz窄带宽，适用于太赫兹通信。
2025-09-08 physics.optics
Terahertz imaging system with on-chip superconducting Josephson plasma emitters for nondestructive testing
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）；Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba（筑波大学理工学群）
本文提出一种基于芯片内超导约瑟夫森等离子发射器的太赫兹成像系统，用于非破坏性检测隐藏的金属手术刀、软盘、蒲公英叶子和猪肉片，展示了其在安全、医疗、材料等领域的应用潜力。
2023-05-24 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.optics
Terahertz source-on-a-chip with decade-long stability using layered superconductor elliptical microcavities
本研究提出一种基于层状高温超导体椭圆微腔的片上太赫兹发射源，利用本征Josephson结阵列锁相振荡实现超11年稳定相干发射，为可扩展固态THz激光器平台奠定基础。
2025-06-28 cond-mat.supr-con cs.SY eess.SY
Efficient low-power terahertz generation via on-chip triply-resonant nonlinear frequency mixing
使用在室温和中等功率水平下工作的紧凑型交钥匙源实现高效的太赫兹（THz）产生是必须克服的关键挑战之一，以实现基于THz的真正实际应用。到目前为止，在室温下产生THz的最有效方法-主要依赖于光学整流方案-需要复杂的相位匹配设置和强大的激光器。在这里，我们展示了如何独特的光限制特性的三倍频谐振光子谐振器可以定制，使显着提高转换效率的太赫兹产生通过非线性频率下转换过程。我们预测，这种方法可以用来减少高达三个数量级的泵浦功率所需达到量子限制的转换效率的太赫兹产生的非线性光学材料系统。此外，我们提出了一个现实的设计容易获得的实验，无论是制造和演示的最佳太赫兹转换效率在次W的功率水平。
2009-08-04 physics.optics
On-chip Amorphous THz Topological Photonic Interconnects
本研究针对传统谷霍尔光子晶体（VPC）太赫兹片上互连仅支持固定角度弯曲的局限，提出全硅非晶形变VPC结构，依托短程有序维持拓扑保护，实现任意形状波导的稳定太赫兹传输与高速通信，提升了片上互连适应性。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Globally stable microresonator Turing pattern formation for coherent high-power THz radiation on-chip
在连续波激光器驱动的非线性微谐振器中，利用Lugiato-Lefever方程研究了图灵斑图的高相干性和对扰动的鲁棒性。然而，图灵模式的失稳和向时空混沌的过渡限制了图灵辊中携带的可用能量，并阻止了它们的高相干性和对噪声的鲁棒性的进一步收获。在这里，我们报告了一种新的方案，以规避这种不稳定，通过将本地模式杂交的影响，并实现全球稳定的图灵斑图形成在芯片级非线性振荡器，实现创纪录的高功率转换效率为45%，并提高峰谷对比度为100。固定图灵模式在THz载波上的430 GHz范围内可离散调谐，测量的分数频率边带非均匀性为7.3x10^-14。我们通过超快光学相关技术证明了图灵辊在不同演化阶段的微波和光学相干性。自由运行的图灵滚相干性，在200 ms内9 kHz和在20分钟内160 kHz，被转移到等离子体光混合器上，用于在室温下最高功率的THz相干产生之一，具有1.1%的光到THz功率转换。通过简单的计算机辅助慢反馈控制，其长期稳定性可以进一步提高两个数量级以上，在100 s时达到6 × 10 ^-10的阿伦偏差。所展示的片上相干高功率Turing-THz系统有希望在天体物理学、医学成像和无线通信中找到应用。
2017-04-25 physics.optics
Chip-scale terahertz frequency combs through integrated intersubband polariton bleaching
量子级联激光器（QCL）代表了量子工程的一项令人着迷的成就，它可以从电偏置的半导体异质结构中直接产生太赫兹（THz）频率的辐射。它们的大光谱带宽、高输出功率和量子限制线宽使得通过腔内四波混频实现主动锁模和被动产生光学频率梳（FCs）的THz脉冲的实现变得容易，但操作条件受到限制。在这里，我们设想了一个集成的架构，用于产生高功率（10 mW）太赫兹FC包括超快太赫兹极化激元反射器，利用子带间腔极化激元，和宽带（2.3-3.8太赫兹）异质太赫兹QCL。量子级联激光器（QCL）代表了量子工程的一项令人着迷的成就，它可以从电偏置的半导体异质结构中直接产生太赫兹（THz）频率的辐射。通过调整群延迟色散在一个完整的几何形状，通过利用光诱导漂白的子带间的太赫兹极化激元，我们展示了光谱整形的QCL发射和稳定的FC操作的操作动态范围高达38%，其特征在于一个单一的和狭窄的（下至700 Hz）的模间拍音。我们的概念为基于超快极化激元动力学的新一代紧凑型，高性价比，电驱动芯片级FC源提供了设计指南，为产生锁模THz微激光器铺平了道路，这将对超快科学，数据存储，高速通信和光谱学的广泛应用产生重大影响。
2021-05-17 physics.optics
An On-Chip Continuous Wave Terahertz Spectrometer
连续波（CW）太赫兹光谱是一种很有前途的高精度光谱工具，可用于生物、化学和固态等各种样品的检测。然而，经常会感兴趣的是，检查孤立的样品，从扩大光谱特征的整体效应。在这种形式中，具有低浓度吸收剂的样品具有减小的截面，使得与外部驱动场的耦合成为挑战。通过利用太赫兹超材料，可以借用表面增强拉曼光谱的概念来限制和集中太赫兹场，以增加具有小截面的样品的灵敏度。我们的工作结合了高速光电二极管技术和太赫兹超材料，为这一挑战提供了解决方案。我们在这里提出了一个概念验证的芯片上太赫兹光谱仪集成超材料波导。
2022-12-05 physics.ins-det physics.optics
Monolithic optoelectronic circuit design for on-chip terahertz applications
本文提出单片共面带状线太赫兹光电电路，通过电容耦合和非晶硅开关实现0.05–1.4 THz纯奇模片上产生、传输与探测。
2025-07-28 physics.ins-det physics.optics
Terahertz frequency combs exploiting an on-chip solution processed graphene-quantum cascade laser coupled-cavity architecture
在太赫兹（THz）频率下设计具有超宽增益谱和群速度色散完全补偿的量子级联激光器（QCL）的能力是设计远红外单片和小型化光学频率梳合成器（FCS）的基本需求。在THz QCL四波混频中，由子带间增益介质的固有三阶极化率驱动，自锁相位中的光学模式，允许稳定的梳状操作，尽管在有限的动态范围内（约20%的激光器操作范围）。在这里，我们设计了小型化的THz FCS，其包括与紧密耦合的片上溶液处理的石墨烯可饱和吸收体反射器集成的异质THz QCL，即使在四波混频不再提供色散补偿时，该反射器也能保持激光模式之间的相位相干性。这使得高功率（8 mW）FCS具有超过90个光学模式，超过55%的激光器工作范围。此外，稳定的注入锁定显示，铺平了道路，影响一些关键的应用，包括高精度可调宽带光谱和量子计量学。
2020-11-23 cond-mat.mes-hall 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
Spatial-spectral mapping for long-duration broadband terahertz pulse generation in on-chip waveguide arrays
本研究通过芯片梯度波导阵列实现长持续宽带太赫兹脉冲生成，解耦时间和频域特性，展示出在生物传感中的应用潜力。
2025-12-11 physics.optics
Efficient chip-based optical parametric oscillators from 590 nm to 1150 nm
本文提出基于氮化硅微环和滑轮波导的芯片级光学参量振荡器，在590 nm至1150 nm波段实现约15%转换效率和毫瓦级输出功率，并揭示模式竞争对输出功率的限制。
2022-08-16 physics.optics
Dispersion-Engineered Terahertz Silicon Interconnects Enabling Terabit-Scale Data Links
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Westlake University（西湖大学）；Université de Lille（里尔大学）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出了一种基于太赫兹硅互连的高带宽低延迟数据链，通过抑制布拉格止带实现平坦传输和低波动群延迟，从而实现1.004Tbps的总体吞吐量，为下一代AI系统和6G技术提供可扩展且节能的互连平台。
2026-05-16 physics.optics
Terahertz Chip-Scale Meta-Networks with LSPR Routing: A Theoretical Framework
本文提出一种基于石墨烯阻抗调制的二元场驱动元路由方法，通过耦合模理论和算法控制在芯片级元网络上实现太赫兹LSPR动态路由与波束转向，并设计四种元像素天线验证其在WiNoC和chiplet高速互连中的可行性。
2025-07-03 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Tunable telecom to mid-infrared optical parametric oscillation via microring-based $χ^{(3)}$ nonlinearities
具有远频移边带的光学参量振荡（OPO）在精密光谱学和量子信息处理中具有重要的应用价值。基于微谐振器的OPO光源具有尺寸小、色散特性好等优点。在这里，我们展示了大频移$χ^{(3)}$为基础的OPO从结晶氮化铝微环泵在$\sim$ 2 $μ$ m的正常色散制度。实现了电信和中红外波段的OPO，频率间隔为65.5 THz。通过调整微结构尺寸、改变抽运波长和控制芯片温度，可以分别在10、1和0.1THz范围内灵活地调谐OPO频率。在高腔内泵浦功率下，OPO边带进一步演化为局域频率梳状线。这种具有灵活波长可调谐性的电信到中红外OPO将导致增强的芯片级光源。
2019-12-14 physics.app-ph physics.optics
Broadband terahertz near-field excitation and detection of silicon photonic crystal modes
本研究展示了宽带太赫兹发射器在硅光子晶体平板附近的近场测量，揭示了0.3-0.5 THz频段内三种不同发射效应，并验证了光子晶体在片上6G技术中的应用潜力。
2023-10-27 physics.optics
Terahertz hyperspectral imaging with dual chip-scale combs
高光谱成像是一种允许创建多色图像的技术。在太赫兹波长下，它已成为许多应用的重要工具，从非电离癌症诊断和药物表征到非破坏性人工制品测试。当代太赫兹成像系统通常依赖于基于光纤的近红外飞秒激光器的非线性光学下转换，需要复杂的光学系统。在这里，我们展示了基于太赫兹量子级联激光器的芯片级频率梳的高光谱成像。双梳是自由运行的，并发出相干太赫兹辐射，覆盖220 GHz的带宽在3.4太赫兹，每线约10 μW。双梳光谱的快速采集速率与梳的单片设计、可扩展性和芯片级尺寸的组合对于生物医学和制药工业中的未来成像应用具有高度吸引力。
2018-12-09 physics.app-ph physics.optics
THz optical solitons from dispersion-compensated antenna-coupled planarized ring quantum cascade lasers
量子级联激光器（QCL）为片上光耗散克尔孤子（DKS）的产生提供了一个有趣的机会：由于克尔效应和色散之间的相互作用，自组织光波可以在保持其形状的同时传播。DKS最初在无源微谐振器中展示，最近在中红外环QCL中观察到，为即使在更长的波长下也能实现DKS铺平了道路。为此，我们实现了无缺陷的太赫兹环QCL具有异常色散利用基于波导平面化的技术平台。一个同心耦合波导的方法实现色散补偿，而无源宽带靶心天线提高了设备的功率提取和远场。在这些器件中，梳状谱特征sech $^2$信封提出了自由运行的操作。这第一个暗示的存在下的孤子进一步支持的高度滞后行为的观察和相位敏感的测量，显示存在的自启动12 ps长的脉冲在重建的时间分布的发射强度。这些观察结果与我们基于复金兹伯格-朗道方程时域求解器的数值模拟结果非常一致。这种器件构成了一个新的实验平台，在太赫兹范围内的孤子现象的研究，以及允许片上，被动超短太赫兹脉冲产生呼吁各种应用。
2022-11-14 physics.optics
Tunable Narrowband Terahertz Radiation from van der Waals Ferroelectrics
该研究通过卤素替代和合金化实现铁电铌氧卤化物的可调窄带太赫兹辐射，揭示了声子驱动机制，为芯片级THz技术提供了新的可能性。
2025-12-05 cond-mat.other physics.optics
Low phase noise THz generation from a fiber-referenced Kerr microresonator soliton comb
通过微波倍频产生的太赫兹振荡器在实现低相位噪声方面面临困难。基于光子学的技术，其中光学两个音通过光电转换为太赫兹波，是有前途的，如果两个音之间的相对相位噪声被很好地抑制。在此，利用频率稳定的耗散型克尔微谐振器孤子梳提供低相位噪声的THz（$\approx$ 560 GHz）波，并在双波长延迟自外差干涉仪中将梳的重复频率稳定在长光纤上，显著降低了THz波的相位噪声。还展示了一种测量技术，以表征超出倍频微波的限制的太赫兹波的相位噪声，显示出优越的相位噪声的太赫兹波的任何其他光子太赫兹振荡器（> 300 GHz）。
2022-11-02 physics.app-ph physics.optics
Broadband terahertz comb with sub-Hz comb linewidth
Jinan Institute of Quantum Technology（济南量子技术研究院）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息研究所）
本文提出了一种宽谱太赫兹梳，通过噪声抑制策略实现超窄线宽和高稳定性，适用于高分辨率分子光谱和精确计量。
2026-02-07 physics.app-ph physics.optics
1.8-THz-wide optical frequency comb emitted from monolithic passively mode-locked semiconductor quantum-well laser
报道了一种利用被动锁模量子阱（QW）激光器在InP通用光子集成技术平台上制作的光子集成电路（PIC）中产生的光学频率梳，其光谱带宽为14 nm（~1.8 THz），-3 dB。这种21.5 GHz的碰撞脉冲锁模激光腔是由片上反射器，包括腔内相位调制器，然后由腔外SOA作为升压放大器。在0.35ps超快脉冲下，获得了1.8THz宽的光学梳状谱。射频拍音具有450 kHz的3 dB线宽和35 dB SNR。
2017-09-22 physics.optics
Continuous scanning of a dissipative Kerr-microresonator soliton comb for broadband, high resolution spectroscopy
耗散克尔微谐振器孤子梳（以下简称孤子梳）具有高精度、宽光谱覆盖范围和与微米/毫米/太赫兹（micro/mm/THz）域的相干连接等优点，有望实现全孤子梳系统的芯片级集成，具有广泛的应用前景。然而，大的孤子梳间距阻碍了一些应用。例如，对于光谱应用，根本没有足够的梳状线可用于充分覆盖几乎任何相关的吸收特征。在这里，我们克服了这个限制，通过扫描梳状模间距采用PDH锁定和微加热器上的微谐振器，显示连续扫描的孤子梳状模几乎整个FSR的微谐振器，而不会失去孤子操作，而频谱特性与小的带宽为5 MHz的解决。因此，梳状模式扫描允许仅用一个芯片级梳来覆盖数十THz带宽的整个梳状模式频谱。
2019-07-29 physics.app-ph physics.optics
Optical Frequency Combs from High-Order Sideband Generation
我们报告的产生频率梳最近发现的现象，高阶边带产生（HSG）。具有频率$f_\text{NIR}$的近带隙连续波（cw）激光透射通过包含GaAs/AlGaAs量子阱的外延层，所述GaAs/AlGaAs量子阱由在240和640 GHz之间的频率$f_\text{THz}$下振荡的4和50 kV/cm之间的准cw面内电场$F_\text{THz}$驱动。产生具有在$f_\text{sideband}=f_\text{NIR}+nf_\text{THz}$（甚至是$n$）处的齿的频率梳，具有最大报告的$n>120$，对应于最大梳跨度$>80$ THz。梳状光谱与相同的产品$f_\text{THz}\times F_\text{THz}$被发现在大多数情况下具有相似的跨度和形状，从HSG作为一个散射限制的电子空穴的碰撞现象的图片预期。HSG梳被用来测量我们的太赫兹源的频率和线宽作为潜在的应用示范。
2018-08-22 physics.app-ph physics.optics
Controlling and Phase-Locking a THz Quantum Cascade Laser Frequency Comb by Small Optical Frequency Tuning
THz发射量子级联激光器（QCL）梳的全相位控制最近已被证明，即使是最苛刻的应用开辟了新的前景。在这个框架内，简化这些设备的控制设置将有助于加速它们在许多领域的传播。我们报告了一种新的方法来控制太赫兹QCL梳的发射频率的小光学频率调谐（SOFT），使用一个非常简单的实验装置，利用普通白光发光二极管的非相干发射。在这些条件下可获得的轻微微扰机制允许调整半导体的复折射率，而不会使宽带激光增益不稳定。的SOFT致动器的特点，并比较另一个致动器，QCL驱动电流。这种额外的自由度的频率和相位稳定的太赫兹QCL梳的适用性和前景进行了讨论。
2020-06-29 physics.app-ph physics.optics
Terabit optical OFDM superchannel transmission via coherent carriers of a hybrid chip-scale soliton frequency comb
我们展示了无缝信道复用和高比特率的超信道传输的相干光正交频分复用（CO-OFDM）数据信号利用耗散克尔孤子（DKS）频率梳产生在片上微腔。首次利用锁模克尔梳状线之间的高稳定性和互相干性，通过奈奎斯特脉冲调制实现梳状线倍增，消除了通信信道之间的保护间隔，实现了全谱密度带宽利用。对于用12.75 Gbaud 8-QAM数据编码的180个CO-OFDM频带，获得高达2.625 bit/Hz/s的频谱效率，在2.295 THz频率梳状带宽内总计6.885 Tb/s的总比特率。我们的研究证实了高相干性是克尔孤子频率梳优于独立激光二极管的关键优势，作为高带宽高光谱密度传输网络的多光谱相干激光源。
2018-04-28 physics.app-ph physics.optics
High-purity microwave generation using a dual-frequency hybrid integrated semiconductor-dielectric waveguide laser
我们提出了一个集成的半导体-介质混合双频激光器工作在1.5 $μ$ m波长范围内的微波和太赫兹（THz）的产生。产生的微波拍频接近11 GHz，我们观察到一个记录窄的本征线宽低至约2 kHz。这是通过基于磷化铟（InP）的单个二极管放大器与长的低损耗氮化硅（Si $_3$ N $_4$）反馈电路的混合集成来实现的，以延长腔光子寿命，从而在芯片上产生约30 cm的腔光学往返长度。通过引入用于平衡来自Si $_3$ N $_4$芯片上的两个可调谐频率选择性游标镜的反馈的外部控制参数，能够在两个频率下同时激射。每个频率都可以调谐到约80 nm的波长覆盖范围，从而可能允许在微波范围内产生高达THz范围的宽范围频率。
2020-11-24 physics.app-ph physics.optics
Ultra-wideband electrically-tuned mid-infrared on-chip parametric oscillator
E.L. Ginzton Laboratory, Stanford University（斯坦福大学 E.L. 金斯顿实验室）
本文提出一种片上集成的非线性光子器件，通过电控方式将固定波长的近红外泵浦激光转换为可调谐的中红外光，实现了22 THz多毫瓦级的连续波输出，适用于环境、化学和生物传感。
2026-04-08 physics.optics
Strategies to enhance THz harmonic generation combining multilayered, gated, and metamaterial-based architectures
本研究通过结合多层设计、电门控和金属超表面基底，增强石墨烯基结构中的太赫兹三次谐波产生，实验测得增强因子超三十，并提出了可实现两个数量级增强的架构，推动太赫兹频率转换技术发展。
2024-05-27 physics.app-ph physics.optics
Octave-spanning frequency comb generation in a silicon nitride chip
我们展示了一个频率梳跨越倍频程通过级联四波混频的参数过程中，单片，高Q值氮化硅微谐振器。该梳由1562 nm的单频泵浦激光器产生，跨度为128 THz，间距为226 GHz，可以随泵浦功率轻微调谐。此外，我们调查的RF噪声特性的参数梳，并发现，梳可以工作在低噪声状态下的噪声降低30 dB的泵频率被调谐到腔谐振。
2011-07-27 physics.optics
Terahertz wave generation using a soliton microcomb
太赫兹或毫米波频带（300 GHz - 3 THz）在光谱上位于微波和红外线之间，并且在宽带无线通信、用于地球遥感的星载辐射计、天体物理学和成像中的应用引起了极大的兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。特别地，光学生成的THz波对于低噪声信号生成具有高度兴趣。在这里，我们提出并证明了稳定的太赫兹波产生使用基于微谐振器的频率梳（微梳）。一个unitravelling-carrier光电二极管（UTC-PD）转换低噪声光孤子脉冲从微梳到太赫兹波在孤子的重复率（331 GHz）。使用自由振荡微梳时，太赫兹信号的阿伦偏差在1 s测量时间为4.5*10^-9，相位噪声在10 kHz（10 MHz）偏移频率下为-72 dBc/Hz（-118 dBc/Hz）。通过将重复频率锁定到内部氢脉泽，在平均时间为1 s和2000 s时，分别获得了9.6*10^-15和1.9*10^-17的环路分数频率稳定度，这受到脉泽参考信号的限制。此外，太赫兹信号被成功地用于执行花生太赫兹成像的原理验证演示。将单片集成的UTC-PD与片上微梳相结合，所展示的技术可以为实验室外应用的芯片级封装中的高度稳定的连续太赫兹波产生提供一条途径。特别是，这样的系统将是有用的高容量无线通信，光谱，成像，遥感和天体物理应用的紧凑型工具。
2019-08-30 physics.app-ph physics.optics
Efficient Tunable THz wave generation using spectral shaping in electro-optic combs
提出一种利用级联电光调制器进行混合幅度与相位调制以控制光谱的新方法，通过降低边带功率并集中能量，成功实现了0.897 THz间隔的高纯度太赫兹波高效产生。
2025-03-03 physics.app-ph 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
Frequency-modulated combs via on-chip field enhancement
该研究通过在锥形平面化THz QCL中引入空间限制与片上场增强，实现自启动纯FM梳，并提升高温工作带宽及谐波态动态切换能力。
2023-06-17 physics.optics
300 GHz wave with attosecond-level timing noise
通过光学频率梳（OFC）实现的光学频率分割（OFD）使微波计量学实现了飞跃，从而实现了以前从未探索过的噪声性能。将该方法扩展到毫米波（mmW）和太赫兹（THz）波域是非常感兴趣的。集成光子芯片中的耗散克尔孤子（DKS）提供了一种独特的功能，即提供具有10 GHz至1 THz重复频率的OFC，使其成为在毫米波和太赫兹波域中执行OFD的相关齿轮。我们实验证明OFD的光载3.6太赫兹参考下降到300 GHz通过DKS，光电探测与超快单行进载波光电二极管（UTC-PD）。一个新的测量系统，基于微波参考锁相到300 GHz的测试信号的特性，产生阿秒级的定时噪声灵敏度，利用传统的技术限制。这项工作使DKS成为毫米波和太赫兹波领域的领先技术，有望在基础和民用应用中取得突破。
2020-09-22 physics.optics
Tunable mid-infrared generation via wide-band four wave mixing in silicon nitride waveguides
实验研究了在光子芯片氮化硅波导中利用四波混频（FWM）实现近红外（NIR）飞秒脉冲到中红外（MIR）的宽带（>100 THz）下变频。纳米光子几何结构中的工程色散，以及氮化硅的宽透明度范围，使大失谐FWM相位匹配成为可能，并在单个芯片上产生2.6-3.6 μ m的可调谐MIR，泵浦脉冲能量为100 pJ。此外，我们观察到> 20 dB的宽带参数增益的NIR脉冲时，FWM过程中操作的频率上转换配置。我们的研究结果展示了集成光子电路如何在同一芯片上实现多种非线性光学现象，并导致工程合成的宽带，可调谐，相干光跨近红外和中红外波长带从光纤为基础的泵。
2018-07-08 physics.app-ph physics.optics
Broadband Terahertz Frequency Comb Based on Actively Mode Locked Resonant Tunneling Diode
针对太赫兹频率梳技术因产生组件不足而发展滞后的问题，研究团队基于共振隧穿二极管与主动锁模技术，研发出首个全电学紧凑型太赫兹频率梳源，实现140-325 GHz宽带输出和约40 GHz调谐范围，并验证了其在相干通信中的应用潜力。
2025-05-18 physics.app-ph physics.optics
Efficient parametric frequency conversions in lithium niobate nanophotonic chips
芯片集成非线性光子学是先进光学信息处理的关键，具有优异的性能和新颖的功能。在这里，我们提出了一个最佳模式匹配，周期性极化的锂晶体管的有效的参数频率转换芯片上的aveguide。使用一个4毫米的亚波长模式限制的aveguide，我们证明了二次谐波产生的效率超过$2200\%~W^{-1}cm^{-2}$，和宽带差频产生类似的效率超过4.5太赫兹的光谱跨度。这些使我们能够通过自发参数下转换在多个频率通道上产生相关光子对，所有这些光子都处于其基本空间模式，巧合与偶然的比率高达600。本芯片器件的高效率和密集可集成性可能为经典和量子领域的可扩展非线性应用铺平了可行的道路。
2019-03-20 physics.optics quant-ph
Flexible terahertz opto-electronic frequency comb light source tunable over 3.5 THz
我们展示了太赫兹（THz）频率梳，这是灵活的，在其频率范围和梳线的数量和间距。我们使用近红外激光二极管、相位调制和光电频率转换的组合。通过解析氨分子转动模的压力相关碰撞展宽，表征了太赫兹梳状线小于10 MHz。
2021-10-18 physics.optics
Ultrabroadband Gain-Switched and Superluminescent Terahertz Semiconductor Lasers
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学生物工程与应用科学学院）；Technical University of Munich (TUM)（慕尼黑工业大学）
该研究通过低频微波调制产生超宽频带太赫兹辐射，展示了增益开关和超光速模式的特性，为无谱隙吸收光谱提供新工具。
2026-04-26 physics.optics
High detectivity terahertz radiation sensing using frequency-noise-optimized nanomechanical resonators
利用结合超表面吸收器的氮化硅纳米机械谐振器，通过平衡频率稳定性和辐射响应度，实现了高探测率太赫兹传感，性能超越室温片上探测器，并揭示了热学纳米机械传感器中的基本权衡。
2024-10-15 physics.app-ph physics.optics
Adaptive sampling dual terahertz comb spectroscopy using free-running dual femtosecond lasers
由于模式分辨太赫兹梳状谱同时具有宽带太赫兹辐射和窄线宽连续太赫兹辐射的特性，并且可以将太赫兹梳状谱的所有频率模式锁相到微波频率标准上，因此双太赫兹梳状谱是一种很有前途的高精度、高分辨率、宽带太赫兹光谱技术。然而，稳定的双飞秒激光器的要求往往阻碍了这种方法的广泛使用。在这篇文章中，我们展示了自适应采样，双太赫兹梳状光谱，使自由运行的双飞秒激光器的使用。为了校正激光定时抖动引起的时间和频率尺度的非线性，采用双太赫兹梳状参考频谱分析仪产生自适应采样时钟，并将其用于数据采集板的定时信号。所展示的结果不仅表明了自由运行双激光器的双太赫兹梳状光谱的实现，而且还暗示了其光谱性能优于稳定双激光器的双太赫兹梳状光谱。
2014-12-11 physics.optics
An integrated lithium-niobate electro-optic platform for spectrally tailored dual-comb spectroscopy
芯片上的高分辨率宽光谱带宽光谱仪将为气相分子指纹识别创造新的机会，特别是在环境传感方面。分辨率高到足以在大气压下观察跃迁，同时灵敏地检测多个原子或分子是关键的挑战。在这里，基于电光微镜的双梳干涉仪，在低损耗的锂-绝缘体上的纳米光子平台上制造，展示了朝着这一成就的重大进展。光谱跨越1.6太赫兹（53厘米-1），分辨率为10 GHz（0.33厘米-1），在一个单一的测量，而不需要频率扫描或移动部件。该系统的频率捷变使得能够进行频谱定制的多路复用感测，这允许询问非相邻的频谱区域，在此间隔6.6 THz（220 cm-1），而不损害信噪比。
2020-03-11 physics.app-ph physics.optics
Real-time absolute frequency measurement of continuous-wave terahertz wave based on dual terahertz combs of photocarriers with different frequency spacings
实时测量连续太赫兹波的绝对频率是表征和校准实际连续太赫兹源的必要条件。提出了一种实时监测连续太赫兹波绝对频率的方法，同时，测量两对拍频和激光重复频率的基础上的双太赫兹光载流子梳（PC-THz梳）具有不同的频率间隔。为了证明该方法，太赫兹梳参考光谱分析仪构造与双配置的基础上双飞秒激光器。无论PC-THz梳中是否存在频率控制，在100 Hz的测量速率下都可以实现10-11的频率精度。此外，CW-THz频率的大波动，跨越PC-THz梳的几个模式，被正确地实时监测。该方法将为研究和开发实用的连续波太赫兹源以及其他应用提供有力的工具。
2015-01-26 physics.optics
Beyond 100 THz-spanning ultraviolet frequency combs in a non-centrosymmetric crystalline waveguide
紫外频率梳通过解决原子和分子的电子跃迁，使从精密光谱到原子钟的应用成为可能。通过集成非线性光学获得紫外光通常受到紫外区域中的强材料色散和大波导关注的阻碍。在这里，我们展示了一个简单的路线，芯片级的紫外线梳发生器，同时显示了一个无间隙的频率跨度~128太赫兹和超连续源的超快光纤激光器。在单晶氮化铝薄膜中实现了同时的立方和二次非线性过程，其中啁啾调制锥形波导被图案化以确保宽相位匹配。外差拍音表征表明，近可见光和紫外超连续谱梳保持高度的相干性。我们的方法也适用于其他非中心对称光子平台的超快非线性光学与可扩展的带宽。
2019-11-14 physics.optics
THz pulses from optically excited Fe, Pt and Ta based Spintronic Heterostructures
自旋异质结因其能够产生高功率、宽频带的THz辐射而被认为是新一代的THz辐射源。在这里，我们提供了一个简短的回顾国家的最先进的在这一领域。光激发的双层和三层铁磁和非铁磁薄膜的组合已经变得越来越流行。为了优化太赫兹转换效率和宽带无带隙光谱从这些太赫兹发射器，各种控制参数需要考虑。异质结构的重金属层中的逆自旋霍尔效应是产生太赫兹脉冲的主要原因。在铁、铂和钽基异质结方面也报道了一些新的结果。观察到Ta（2nm）/Fe（2nm）/Pt（2nm）三层异质结构产生比对应的Fe（2nm）/Pt（2nm）（Fe（3 nm）/Ta（2nm））双层异质结构强约40（250）%的THz信号。
2021-01-13 physics.app-ph physics.optics
Gapless dual-comb spectroscopy in terahertz region
将无间隙太赫兹梳与双梳光谱技术相结合，即无间隙双太赫兹梳光谱技术，实现了与太赫兹梳齿宽度相等的光谱分辨率。利用激光锁模扫频的方法在梳齿之间插入频率间隙，实现了无间隙太赫兹梳。在低压气体光谱实验中，无间隙双太赫兹梳齿光谱仪的光谱分辨率降低到梳齿宽度2.5MHz，在1 THz光谱范围内光谱精度提高到10-6。所提出的方法将是一个强大的工具，同时实现高分辨率，高精度，宽光谱覆盖的太赫兹光谱。
2013-03-22 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
