[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——量子级联激光器频率梳相位关系恢复及其发射谱型重建

摘要： 在红外波段光学频率梳（FC）向小型化与扩展应用发展的方向上，量子级联激光器（QCLs）近期取得了最具相关性的成果[1-4]。通过采用低群速度色散的宽带法布里-珀罗QCLs[5]，研究者已在完全自由运转状态下实现了频率梳生成（QCL梳）[6,7]。近期已开发出多种表征中远红外QCL梳发射特性的技术[6,8-12]。本文展示了监测频率梳模式傅里叶相位（样本FC）的可能性：该方案基于以计量级FC为参考（本振FC）的双梳多外差检测及后续傅里叶变换分析（见图1a），可同步获取各模式相位（图1b）。通过后检测射频共模噪声抑制获得所需稳定性，这是适用于红外FC的最直接表征方法。我们表征了中红外与太赫兹QCL梳（样本FCs），采用两个差频生成的FC作为本振FC。测量包含七组连续采集序列，证实模式间存在强相关性且相稳定性在十余分钟内保持显著（图1c）。对于太赫兹QCL梳，所有发射模式均可被捕获，从而重建出发射轮廓与瞬时频率（图1d-e），证实其与典型FC脉冲运行存在本质差异。数十分钟时间尺度上观测到的相位标准偏差约为8-10°。相位关系散布范围达300°（超出短脉冲运行特征值），图1b中的二次项可归因于QCL梳发射的啁啾效应。30分钟内多次测量的重建发射轮廓基本一致。值得注意的是，尽管往返过程中振幅存在深度调制，QCL梳发射仍偏离脉冲发射模式?；竦玫乃彩逼德手な蹈锰兆萉CL梳工作于混合调幅/调频状态。对相位关系的认知为未来可编程脉冲整形实施奠定了基础。QCL梳模式展现的卓越相位稳定性最终证明了其发射的高相干特性，表明这些光源具备计量学应用的潜力。