用于实时气相分子光谱的片上III-V-半导体-硅激光频率梳
光学
2020-06-29 v1 应用物理
原子物理
化学物理
摘要
频率梳——由等间距窄相干激光线组成的光谱——已经革新了精密测量。片上频率梳发生器在实现完全集成的时间与频率计量仪器方面大有前景。尽管 Kerr、量子级联和微环电光频率梳取得了卓越进展，但高分辨率复用气相光谱领域一直无法为这类器件所触及，原因在于其线间距大、可用梳线数量少、梳线间强度变化以及有限的光子集成能力。本文我们指出了在芯片上实现宽带气相光谱的路径。我们设计了一种光子芯片上的低噪声 III-V-硅梳发生器，发射出在 1.0 GHz 重复频率下具有 1400 条线的平顶光谱，这一特性是其他超小型化梳合成器从未接近的。借助双梳光谱技术，我们的近红外电泵浦激光器在短至 5 微秒的时间内记录下具有高分辨率（1 GHz）、灵敏且梳线可分辨的复用光谱。一氧化碳中同位素分辨的 12C/13C 检测在 1 毫秒内完成。随着进一步发展，整套高分辨率光谱实验室芯片有望在晶圆规模上制造。在环境传感中，广泛的光谱仪网络可被密集部署于野外，以实时同时监测温室气体源与汇、工业污染或机动车的有害排放。
引用
@article{arxiv.2006.15113,
title = {An on-chip III-V-semiconductor-on-silicon laser frequency comb for gas-phase molecular spectroscopy in real-time},
author = {Kasper Van Gasse and Zaijun Chen and Edoardo Vicentini and Jeonghyun Huh and Stijn Poelman and Zhechao Wang and Gunther Roelkens and Theodor W. Hänsch and Bart Kuyken and Nathalie Picqué},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.15113},
year = {2020}
}
备注
17 pages