近日，科学院微系统与信息技术研究所曹俊诚、黎华研究员领衔的太赫兹（TH）光子学研究团队与华东师范大学曾和平教授团队合作，在高稳定自参考太赫兹双光梳方面取得重要研究进展。项目团队提出自参考方法，完全消除了TH双光梳共有载波噪声，同时抑制了重复频率噪声，将TH双光梳梳齿线宽由未稳频的2-3MH量级压缩至148H，大幅提升了TH双光梳光源的稳定度。相关成果于2023年2月3日以TSD-SROFC为题发表在LPR期刊，并被遴选为封面论文。防爆冰箱的具体问题可以到我们网站了解一下，也有业内领域专业的客服为您解答问题，为成功合作打下一个良好的开端！


双光梳由两个重复频率略有不同的光频梳组成，通过多外差采样将光谱信息直接映在微波波段，这种不依赖机械扫描的时间延迟结构令双光梳天然地具有高速、高分辨等势，在高精度光谱、成像、测距以及大容量高速通信方面具有重要应用。在TH波段，基于电泵浦的半导体量子级联激光器（,QCL）是现TH光频梳与双光梳的理想载体。当前，THQCL双光梳通常工作于自由运行模式，具有较高的相位噪声，限制其高精度应用。提高双光梳频率稳定性的主要思路是分别控制两个光频梳基础频率分量，载波包络偏移频率和重复频率。因此，要完全锁定THQCL双光梳需要同时锁定四个不同频率，即两个载波包络偏移频率和两个重复频率。四个不同频率的复杂系统。尽管项目团队在前期工作中将TH双光梳一根梳齿通过锁相环现了锁定，并提升了双光梳的稳定性，但是还未现TH双光梳的完全硬件锁定。而要在验室现四个频率的完全锁定，将涉及非常复杂的硬件系统。





在本工作中，研究人员提出了自参考软锁定方法，不采用任何硬件锁模模块，对双光梳整体信号进行操控，现了高稳定自参考THQCL双光梳光源。双光梳梳齿噪声来源于两个未锁定的光频梳的载波包络偏移频率和重复频率噪声，通过多外差拍频过程，双光梳的每根梳齿都共享相同的载波包络频率及噪声。通过消除共有的载波包络频率噪声，则可以显著提高每根双光梳梳齿的稳定性。如图1（）所示，通过窄带滤波器将双光梳的一根梳齿滤出并将其与整个双光梳信号进行混频，从而彻底消除双光梳梳齿的共有载波噪声，同时还可以抑制重复频率噪声，构造出载波包络偏移频率的零偏双光梳，显著提高双光梳信号的长期稳定性。图1（）为未稳频TH双光梳光谱，在15的测试时间内，测得的梳齿比较大保持线宽为2MH。图1（）为施加自参考稳频之后测得的TH双光梳光谱。在60内，测得的比较大保持线宽为148H，比未稳频的TH双光梳梳齿线宽提升了130倍以上。本工作提出的自参考稳频方法，不依赖任何锁定元件，同时可方便移植于其它激光系统中，为提高光谱、成像等各种应用的稳定性提供一种简单有效的稳频方法。





本论文共同首作者为中科院微系统所副研究员李子平、博士生马旭红，黎华研究员、曹俊诚研究员、曾和平教授为论文共同通讯作者。同时，理工大学李敏副教授和华东师范大学闫明研究员为该工作也做出了重要贡献。该研究工作得到了自然科学基金重点项目（62235019）、秀青年科学基金项目（62022084）、中科院稳定支持基础研究领域青年团队计划（YSBR-069）、中科院从0到1原始创新项目（ZDBS-LY-JSC009）、中科院科研仪器设备研制项目（YJKYYQ20220032）、市秀学术带头人计划（20XD1424700）等支持。





图1（）自参考稳频原理。其中1和2分别是两个光频梳的重复频率，其中2通过微波注入锁定到RF。彩虹频谱表示MH范围内的下转换双光梳信号，通过带通滤波器将其中一根梳齿滤出（虚线框），从而采用混频现零偏自参考双光梳。（）未稳频TH双光梳比较大保持频谱，测量时间为15。（）自参考双光梳比较大保持频谱，测量时间为60。








图2论文封面论文链接：101002202202218封面链接：101002202370016