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宽谱太赫兹量子级联激光器频梳色散研究
结题报告
批准号:
61875220
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
黎华
学科分类:
F0506.激光
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
万文坚、周涛、李子平、周康、廖小瑜
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中文摘要
频梳是由一系列频率稳定性高、相位噪声低的等间距频率线组成。可见光和近红外光频梳已经应用于高分辨成谱、绝对频率测量、激光测距等领域。然而,在太赫兹(THz)波段,由于缺乏高效、宽谱THz辐射源,THz频梳的研究还处于初级阶段。THz量子级联激光器(QCL)具有高功率输出、低远场发散角、宽频率覆盖范围(1.2-5 THz)等特性,被认为是研究实用化THz频梳最理想的载体。本项目旨在基于课题组已经研制的高性能THzQCL器件,从理论和实验两方面研究宽谱THzQCL最基本的群速度色散物理问题,最终实现宽谱THzQCL频梳。具体研究内容包括:1)克服QCL增益窄的关键物理问题,设计多有源区堆叠宽谱THzQCL结构;2)理论和实验研究宽谱THzQCL的色散并提出色散补偿方法;3)利用色散补偿机制,在实验上实现宽谱THzQCL频梳。本项目的研究成果预期在THz泵浦探测和高分辨成谱中起到关键奠基作用。
英文摘要
The frequency comb consists of a series of equally spaced frequency lines with ultrahigh frequency stability and ultralow phase noises. Frequency combs operating in visible and near-infrared wavelengths have been already used in various applications, such as high resolution spectroscopy, absolute frequency measurement, laser-based distance measurement, and so on. However, in the terahertz (THz) frequency range, due to the lack of high efficiency and broadband THz radiation sources, the research on terahertz frequency comb is still in its infancy. The THz quantum cascade lasers (QCL), capable of high power emission, low far-field divergence angle, wide frequency coverage (1.2-5 THz), is regarded as an ideal candidate for generating frequency combs in THz frequency regime. The project is aiming to study the basic group velocity dispersion in broadband THzQCLs theoretically and experimentally, and finally demonstrate THzQCL frequency combs. The main research contents are listed as follows: 1) overcome the narrow gain property in QCLs, design broadband THzQCL structures based on multiple-stack active regions. 2) investigate the dispersion in broadband THzQCLs and demonstrate the solutions for achieving dispersion compensation in THzQCLs. 3) by employing the dispersion compensation mechanisms, achieve broadband THzQCL frequency comb. The results of the project could pave the way for the THz nonlinear pump-probe and high resolution spectroscopy using the dual-comb technique.
半导体太赫兹(THz)量子级联激光器(QCL)具有电泵浦、大功率、低阈值、高质量远场光斑等优势,是产生THz光频梳的理想载体。实现THzQCL光频梳的内在机制是非线性四波混频效应。而THzQCL群速度色散分析是实现四波混频锁模的重要物理基础。本项目系统研究了THzQCL群速度色散,取得了以下成果:(1)完成2-5 THz频率范围内THzQCL光频梳的色散计算,针对双面金属波导和半绝缘等离子波导THzQCL结构进行了色散评估,并提出色散补偿方案;(2)基于非线性饱和吸收和色散补偿,实现了高稳定THzQCL被动光频梳,重复频率线宽低至700 Hz;(3)基于高稳定THzQCL光频梳,实现了宽带THzQCL双光梳。项目执行期内发表论文25篇,授权中国发明专利12项。项目负责人及团队成员获得国家基金委“优青”、当选上海市优秀学术带头人、上海市青年拔尖人才、国家“博新”计划等。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2020
期刊:中国激光
影响因子:--
作者:万文坚;黎华;曹俊诚
通讯作者:曹俊诚
Frequency tuning behaviour of terahertz quantum cascade lasers revealed by a laser beating scheme
激光拍频方案揭示太赫兹量子级联激光器的频率调谐行为
DOI:10.1364/oe.427326
发表时间:2021
期刊:Optics Express
影响因子:3.8
作者:Guan Wen;Liao Xiaoyu;Li Ziping;Wan Wenjian;Zhou Kang;Zhao Yiran;Wang Chenjie;Ma Xuhong;Wang Shumin;Cao J. C.;Xu Dong;Zhang Junwen;Chi Nan;Li Hua
通讯作者:Li Hua
Broadband Terahertz Quantum Cascade Laser Dual‐Comb Sources under Off‐Resonant Microwave Injection
关闭谐振微波注入下的宽带太赫兹量子级联激光器双梳状源
DOI:10.1002/adpr.202100361
发表时间:2021-11
期刊:Advanced Photonics Research
影响因子:--
作者:Liao Xiaoyu;Ziping Li;Zhou Kang;Guan Wen;Zhao Yiran;Wang Chenjie;Wenjian Wan;Yang Sijia;Zhang Zhenzhen;Wang Chang;J C Cao;Zeng Heping;Hua Li
通讯作者:Hua Li
Phase change of Ge2Sb2Te5 under terahertz laser illumination
太赫兹激光照射下 Ge2Sb2Te5 的相变
DOI:10.1063/5.0070304
发表时间:2021-10
期刊:APL Materials
影响因子:6.1
作者:Zhou Kang;Nan Junyi;Shen Jiabin;Li Ziping;Cao J. C.;Song Zhitang;Zhu Min;He Boqu;Yan Ming;Zeng Heping;Li Hua
通讯作者:Li Hua
Constructing a Frequency-Dependent Phase Profile of Linear Dispersion for Achromatic Superresolution Focusing
构建用于消色差超分辨率聚焦的线性色散的频率相关相位分布
DOI:10.1103/physrevapplied.18.044067
发表时间:2022-10
期刊:Physical Review Applied
影响因子:4.6
作者:Sheng Li;Ziping Li;Xuemei Dai;Yurong Li;Xiaoyu Liao;J. C. Cao;Zhongquan Wen;Hua Li;Gang Chen
通讯作者:Gang Chen
高精度太赫兹片上光频梳产生与应用
太赫兹光子学
基于射频调制技术的高速太赫兹量子级联激光器研制
国内基金
海外基金