科技进展

上海微系统所在宽谱太赫兹频梳方面取得重要进展

  

中科院上海微系统所太赫兹固态技术院重点实验室曹俊诚、黎华领衔的研究团队基于高效的连续波、电泵浦太赫兹量子级联激光器(THz QCL)光源,克服THz激光器的窄带瓶颈,结合微波调制技术,在国际上首次实现超宽动态范围的匀质、宽谱THz QCL频梳(Frequency comb),频率连续覆盖范围达到330 GHz。该指标为束缚态到连续态跃迁THz QCL的世界纪录。基于该匀质、宽谱THz QCL频梳,成功实现THz成谱分析。相关研究论文“Homogeneous spectral spanning of terahertz semiconductor lasers with radio frequency modulation”发表在201738日的Scientific Reports上(W. J. Wan, H. Li, T. Zhou, and J. C. Cao, Sci. Rep. 7, 44109 (2017);论文链接:http://www.nature.com/articles/srep44109)。

 自2005年有关频梳的研究工作获得诺贝尔物理学奖(http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2005/index.html)以来,各个波段的频梳研究逐渐成为热点工作。频梳由一系列频率稳定、等间距的谱线构成。由于频梳的频率稳定性非常高(Hz-kHz量级),所以其可类比于一个尺子,从而应用于绝对频率测量、高精度成谱分析、或作为其它光的超稳定频率参考等。在THz波段,由于缺乏有效的辐射源,THz频梳的研制具有一定的难度。在众多THz辐射源中,电泵浦THz QCL技术是实现THz频梳最有效和接近实用的方案。基于当前实现的匀质、宽谱THz QCL频梳,课题组正在开发双THz QCL频梳成谱技术。与当前商用化的THz光谱仪相比,频梳成谱技术将来有望在成谱分辨率上提高3-4个数量级,具有明显的产业化前景。

      该项工作得到中科院“百人计划”、科技部重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金、上海市科委国际科技合作基金等项目资助。