Terahertz source frequency comb based on difference frequency generation from a mid-IR quantum cascade laser

基于中红外量子级联激光器差频生成的太赫兹源频率梳

基本信息

  • 批准号:
    1505409
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-05-01 至 2018-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Compact, Chip-based Terahertz Frequency CombAbstractNon-techniical: A frequency comb is a light source whose spectrum consists of a series of discrete, equally spaced elements. Since their discovery in the 1990s, frequency combs have revolutionized metrology, spectroscopy, and frequency synthesis with extraordinary precision and speed. However, spectroscopic applications are limited by the wavelength range that is accessible by the comb. The terahertz (THz) spectral range, where abundant molecules have strong spectral fingerprints or feature broad absorption bands, is not easily accessible with current comb technology. The main challenge is the need for multiple optical components or cryogenic cooling, which leads to a complicated and expensive source. A novel approach is proposed to develop a chip-based THz frequency comb source operating at room temperature. This simple to use and compact source will be an enabling technology which will allow easy access to THz spectroscopy/ imaging for the broader scientific community. Technical: The objective of the proposed research is to demonstrate a room temperature, continuous wave, monolithic THz frequency comb source with sub-milliwatt level output power. The approach is to use a mid-IR quantum cascade laser (QCL) engineered with a flat-top gain and large 2nd and 3rd order optical nonlinearities for the intracavity difference frequency generation (DFG) of a THz frequency comb. A dual-section cavity design is proposed to render the mid-infrared pump source with an output exhibiting a unique combination of single- and multi-mode operation. The multi-mode output can be locked to equally spaced comb modes via four wave mixing and an engineered near-zero group velocity dispersion. Such a cavity scheme provides the perfect conditions for creating a THz comb output via the DFG process and a broadband Èerenkov phase matching scheme. In contrast to a mode-locked laser comb source, which is bulky and expensive, the proposed THz comb source offers a monolithic solution that, once developed, has potential for cost-effective mass production using the existing semiconductor laser fabrication infrastructure. This project is an excellent example of a multidisciplinary approach used to circumvent existing technological limitations. Solid state physics, material science, nonlinear optics, and laser physics are all major components of the research plan, which are all supported generally by NSF, and are used, in this case, together to combine multiple functional elements into a single, compact, high power device.
摘要非技术性的:频率梳是一种光源,其光谱由一系列离散的、等间距的元素组成。自20世纪90年代被发现以来,频率梳以非凡的精度和速度彻底改变了计量学、光谱学和频率合成。然而,光谱应用是有限的,是由梳访问的波长范围。太赫兹(THz)光谱范围,其中丰富的分子具有强的光谱指纹或功能宽的吸收带,是不容易与当前的梳技术。 主要的挑战是需要多个光学元件或低温冷却,这导致了复杂和昂贵的光源。 提出了一种基于芯片的室温太赫兹梳状频率源的研制方法。这种简单易用的紧凑型光源将成为一种使能技术,使更广泛的科学界能够轻松获得THz光谱/成像。 技术支持:提出的研究的目的是展示一个室温,连续波,单片太赫兹频率梳状源与亚毫瓦级输出功率。该方法是使用一个中红外量子级联激光器(QCL)工程与平顶增益和大的第二和第三阶光学非线性的太赫兹频率梳的腔内差频产生(DFG)。提出了一种双段腔设计,使中红外泵浦源的输出呈现出独特的组合的单模和多模操作。多模输出可以通过四波混频和工程化的近零群速度色散锁定到等间隔的梳状模。这样的腔方案提供了通过DFG过程和宽带Schierenkov相位匹配方案产生THz梳状输出的完美条件。与体积庞大且昂贵的锁模激光梳状源相比,所提出的太赫兹梳状源提供了单片解决方案,一旦开发出来,就有可能使用现有的半导体激光器制造基础设施进行成本效益高的大规模生产。这一项目是一个很好的例子,说明采用多学科方法来规避现有的技术限制。固态物理学、材料科学、非线性光学和激光物理学都是研究计划的主要组成部分,它们都得到了NSF的普遍支持,在这种情况下,它们一起用于将多个功能元件联合收割机组合成一个单一的、紧凑的、高功率的设备。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Manijeh Razeghi其他文献

Performance analysis of infrared heterojunction phototransistors based on Type-II superlattices
  • DOI:
    10.1016/j.infrared.2021.103641
  • 发表时间:
    2021-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Jiakai Li;Arash Dehzangi;Manijeh Razeghi
  • 通讯作者:
    Manijeh Razeghi
Temperature dependence of the quantized Hall effect.
量子霍尔效应的温度依赖性。
  • DOI:
    10.1103/physrevb.32.7016
  • 发表时间:
    1985
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H. Wei;Albert M. Chang;D. C. Tsui;Manijeh Razeghi
  • 通讯作者:
    Manijeh Razeghi
Simultaneous growth of two different oriented GaN epilayers on (1 1 · 0) sapphire I. Morphology and orientation
  • DOI:
    10.1016/s0022-0248(96)00908-6
  • 发表时间:
    1997-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Tomohisa Kato;Hitoshi Ohsato;Takashi Okuda;Patric Kung;Adam Saxler;Chien-Jen Sun;Manijeh Razeghi
  • 通讯作者:
    Manijeh Razeghi
Monolithic beam steering in a mid-infrared, surface-emitting, photonic integrated circuit
中红外表面发射光子集成电路中的单片光束转向
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-08916-9
  • 发表时间:
    2017-08-16
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.900
  • 作者:
    Steven Slivken;Donghai Wu;Manijeh Razeghi
  • 通讯作者:
    Manijeh Razeghi
Band-structure-engineered high-gain LWIR photodetector based on a type-II superlattice
基于Ⅱ型超晶格的能带结构工程化高增益长波红外光电探测器
  • DOI:
    10.1038/s41377-020-00453-x
  • 发表时间:
    2021-01-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    23.400
  • 作者:
    Arash Dehzangi;Jiakai Li;Manijeh Razeghi
  • 通讯作者:
    Manijeh Razeghi

Manijeh Razeghi的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Manijeh Razeghi', 18)}}的其他基金

Room temperature high-power terahertz semiconductor laser with high-quality beam shape and stable spectral emission
具有高质量光束形状和稳定光谱发射的室温高功率太赫兹半导体激光器
  • 批准号:
    2149908
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
EAGER: MOCVD Growth of beta-(Al,In,Ga)2O3 for Transistor Applications
EAGER:用于晶体管应用的 β-(Al,In,Ga)2O3 的 MOCVD 生长
  • 批准号:
    1748339
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Diffraction-grating coupled surface emitting Terahertz quantum cascade laser source for high power, room temperature continuous wave operation
用于高功率、室温连续波操作的衍射光栅耦合表面发射太赫兹量子级联激光源
  • 批准号:
    1607838
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Tunable Continuous Wave THz Source Based on a Room Temperature Quantum Cascade Laser
基于室温量子级联激光器的可调谐连续波太赫兹源
  • 批准号:
    1306397
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Request for Conference support for the 11th international conference on Infrared Optoelectronics: Materials and Devices (MIOMD-XI),to be Held September,4-8,2012 in Evanston, IL.
请求为将于 2012 年 9 月 4 日至 8 日在伊利诺伊州埃文斯顿举行的第 11 届红外光电子学国际会议:材料与器件 (MIOMD-XI) 提供会议支持。
  • 批准号:
    1225083
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

数学之源书(Source book in mathematics)的翻译与出版
  • 批准号:
    11826405
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
稀疏表示及其在盲源分离中的应用研究
  • 批准号:
    61104053
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
产铀花岗岩体的铀源矿物及活化机制的精细矿物学研究
  • 批准号:
    41072028
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Understanding predictability of evolutionary trajectories
了解进化轨迹的可预测性
  • 批准号:
    10712637
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Genetically-Encoded, Non-Invasive and Wireless Modulation of Calcium Dynamics in Astrocytes With Spatiotemporal Precision and Depth
具有时空精度和深度的星形胶质细胞钙动态的基因编码、非侵入性无线调节
  • 批准号:
    10562265
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Multi-ethnic risk prediction for complex human diseases integrating multi-source genetic and non-genetic information
整合多源遗传与非遗传信息的人类复杂疾病多民族风险预测
  • 批准号:
    10754773
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Ultra-low-temperature (6 K) static NMR-DNP for metalloproteins, proteins in cells, and materials
用于金属蛋白、细胞中蛋白质和材料的超低温 (6 K) 静态 NMR-DNP
  • 批准号:
    10546201
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Influence of T-Stellate Cell Input on Sound Processing in the Inferior Colliculus
T 星状细胞输入对下丘声音处理的影响
  • 批准号:
    10824666
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Molecular and Computational Tools for Identifying Somatic Mosaicism in Human Tissues
识别人体组织中体细胞镶嵌的分子和计算工具
  • 批准号:
    10661147
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Antifungal discovery from previously uncultivated bacteria
从以前未培养的细菌中发现抗真菌药物
  • 批准号:
    10693593
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Improving cross ancestry polygenic prediction of tobacco and alcohol use
改进烟草和酒精使用的跨血统多基因预测
  • 批准号:
    10739557
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Rapid low-cost production of contrast agents for metabolic imaging
快速低成本生产代谢成像造影剂
  • 批准号:
    10572052
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
Development of transportation noise prediction method considering frequency and amplitude modulation due to sound source movement
考虑声源移动引起的频率和幅度调制的交通噪声预测方法的开发
  • 批准号:
    22KJ1901
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了