赫兹分辨率宽跨度光子集成太赫兹信号分析仪

毫米波和太赫兹频率下的宽跨度频谱和噪声表征对于新兴的无线、传感和光谱系统越来越重要，但由于扩展器、倍频器和混频器链架构的复杂性和校准负担，对传统电子仪器来说仍然具有挑战性。在这里，我们展示了光子学可以通过天线耦合的薄膜铌酸锂电光接收器为这一高难度电子仪器提供有吸引力的替代方案。我们的实现使用单个组件在广泛分离的WR 9.0 (80-125 GHz)和WR 2.8 (240-380 GHz)频段内执行快速频谱重建，载波频率误差低于3 MHz，扫描速度高达25 THz/s，显示的平均噪声水平低于-104 dBm/Hz。然后，我们扩展到赫兹级分辨率，并通过使用锁模飞秒激光频率梳作为采样时钟，将高频载波映射到混叠的中频音调，展示了在这些超宽频段上的相位噪声表征能力。我们通过使用相同的芯片和系统配置测量90.225 GHz和270.675 GHz载波的相位噪声来验证该方法。我们通过两个光学探针脉冲通道之间的互相关进一步提高了相位噪声测量的灵敏度。最后，我们展示了相同的技术可以同步应用于分布在超过100 GHz范围内的十个广泛间隔的频率，并可选择量化它们的相互相干性。这些结果确立了TFLN集成光子学作为迈向紧凑型毫米波/太赫兹仪器的可扩展途径。