中红外环形带间级联激光器：在标准量子极限下运行
光学
2023-06-21 v1 应用物理
摘要
中红外波段许多精密应用受到基于量子效应的强约束，这些效应表现为特定的噪声特征。它们限制了例如中红外成像与光谱系统的灵敏度与分辨率，以及光自由空间通信中的误码率。带间级联激光器（ICL）是一类利用 II 型能带排列几何中带间跃迁的中红外激光器。随着环形腔器件等新型高性能 ICL 的出现，它们在波长从 <3 μm 到 >6 μm 的中红外应用中正变得日益重要。其噪声行为仍是一项重要特征，有待彻底分析，包括相对于散粒噪声极限的潜在抑制。本工作中，我们对室温下连续工作的发射波长 λ = 3.8 μm 的环形 ICL 进行了全面表征。这基于对它们主要物理强度噪声特征的深入研究，例如其偏置相关的强度噪声功率谱密度（INPSD）与相对强度噪声（RIN）。我们在高于 100 kHz 的傅里叶频率下获得了散粒噪声受限的统计特性。这对于精密应用（例如干涉测量或先进光谱学）是一项重要结果，利用此类散粒噪声受限光源的优势可提升装置灵敏度。此外，对于包括检验散粒噪声水平以下特定光态（如压缩态）在内的新型量子光学方案，它也是一项重要特征。
引用
@article{arxiv.2306.11628,
title = {Mid-Infrared Ring Interband Cascade Laser: Operation at the Standard Quantum Limit},
author = {Georg Marschick and Jacopo Pelini and Tecla Gabbrielli and Francesco Cappelli and Robert Weih and Hedwig Knötig and Johannes Koeth and Sven Höfling and Paolo De Natale and Gottfried Strasser and Simone Borri and Borislav Hinkov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11628},
year = {2023}
}