太赫兹被动光频梳研究获进展：kaiyun

本文摘要：近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员曹俊诚、黎华领衔的太赫兹（THz）光子学器件与应用于团队与华东师范大学仪器光谱科学与技术国家重点实验室教授曾和平团队、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室张凯团队合作，在国际上首度构建基于THz量子级联激光器（QCL）的增强型被动光频巴利，使用太赫兹泵浦观测技术，首次测量到THzQCL被动光频巴利的脉冲升空。

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员曹俊诚、黎华领衔的太赫兹（THz）光子学器件与应用于团队与华东师范大学仪器光谱科学与技术国家重点实验室教授曾和平团队、中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室张凯团队合作，在国际上首度构建基于THz量子级联激光器（QCL）的增强型被动光频巴利，使用太赫兹泵浦观测技术，首次测量到THzQCL被动光频巴利的脉冲升空。研究结果以Graphene－CoupledTerahertzSemiconductorLasersforEnhancedPassiveFrequencyCombOperation为题公开发表在AdvancedScience期刊，并被甄选为封面文章。自2005年光频巴利研究工作取得诺贝尔物理学奖以来，光频巴利更加受到人们的注目。

由于具备高频率稳定性和短脉冲（如果激光锁模可实现）特性，光频巴利可以大幅提高光谱和时间测量的精度，在基础研究和高分辨技术领域皆有最重要应用于。仍然以来，研究人员都在大大研究探寻光频巴利的全波段覆盖面积，从而符合有所不同应用于市场需求。在THz波段，基于半导体的THzQCL具备高功率、较低收敛角、电泵浦等特点，是构建THz光频率的理想载体。

传统的主动锁模技术可顺利构建THzQCL主动光频梳并产生THz光脉冲。但是THzQCL主动锁模技术往往牵涉到简单的微波调制以及飞秒激光锁相技术，其系统非常简单。长期以来，研究人员大大探寻更加非常简单有效地的THzQCL被动锁模技术。

然而，受限于材料的非线性与激光器增益恢复时间等因素，仍然以来基于被动锁模的THzQCL光频巴利技术在国际上都没突破。在该工作中，研究团队利用多层石墨烯材料的饱和状态吸取和色散补偿特性，构建THzQCL增强型被动光频巴利。在THzQCL较低峰值功率泵浦条件下，使用z－scan技术，顺利仔细观察到石墨烯材料的非线性饱和状态吸取特性。饱和状态吸收体耦合的THzQCL光频巴利的射频信号频率线宽较低至700Hz。

另外，基于饱和状态吸取特性，研究团队使用THz泵浦观测技术首次必要测量了被动THzQCL光频梳光脉冲宽度（16ps），证明THzQCL构建了锁模。该工作为将来进一步提高THzQCL光频巴利频率稳定性和构建THz非同脉冲输入奠下最重要基础。论文的第一和通讯作者为黎华，联合通讯作者为曹俊诚、曾和平、张凯。

该项工作获得国家自然科学基金和中科院首度行动计划经费反对。

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