KR20200000443A - 광 주파수 콤 오프셋 주파수의 양자 간섭 검출 - Google Patents
광 주파수 콤 오프셋 주파수의 양자 간섭 검출 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200000443A KR20200000443A KR1020197036523A KR20197036523A KR20200000443A KR 20200000443 A KR20200000443 A KR 20200000443A KR 1020197036523 A KR1020197036523 A KR 1020197036523A KR 20197036523 A KR20197036523 A KR 20197036523A KR 20200000443 A KR20200000443 A KR 20200000443A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- frequency
- light beam
- light
- photocurrent
- vibration
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 3
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 abstract description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 15
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 13
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N alumanylidynearsane;gallanylidynearsane Chemical compound [As]#[Al].[As]#[Ga] FTWRSWRBSVXQPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 210000001170 unmyelinated nerve fiber Anatomy 0.000 description 2
- 241000408659 Darpa Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000007430 reference method Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
- H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
- H04B10/0797—Monitoring line amplifier or line repeater equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/26—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/24—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/26—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using optical pumping
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
- H01S1/06—Gaseous, i.e. beam masers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1307—Stabilisation of the phase
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
- H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
- H04B10/0795—Performance monitoring; Measurement of transmission parameters
- H04B10/07953—Monitoring or measuring OSNR, BER or Q
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/29—Repeaters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
- H04B10/615—Arrangements affecting the optical part of the receiver
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/70—Photonic quantum communication
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10053—Phase control
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1112—Passive mode locking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Lasers (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 시간 도메인에서 규칙적으로 반복되고 주파수 도메인에서 주파수 콤을 나타내는 파형을 갖는 광 빔을 생성하는 것; 재료의 입사점을 향해 광선을 지향시키는 것; 및 광 빔에 의해 야기된 재료에서 광전류의 진동을 검출하는 것을 포함한다. 주목할 점은, 광 빔은 제 1 주파수 및 제 2 주파수로 전파되는 광을 포함하는 광 대역폭을 갖되, 제 1 주파수는 제 2 주파수보다 작고 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 n:m 이며, 여기서, n = m+i 이고, m은 1보다 큰 정수이고, n 및 i는 양의 정수들이다. 또한, 재료는 밴드 갭을 가지며 밴드 갭은 제 1 주파수의 n배보다 크지 않다.
Description
본 개시내용은 광 주파수 콤(optical frequency comb)의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다.
정부 조항(GOVERNMENT CLAUSE)
본 발명은 NAVY-SPAWAR에 의해 부여된 Grant No. N6601-15-1-4050 및 DOD/DARPA에 의해 부여된 Grant No. HR0011516448 하에서 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에서 특정 권리들을 갖는다.
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2017년 5월 12일에 출원된 미국 가출원 제 62/505,285 호에 대한 우선권의 이익을 주장한다. 상기 출원의 전체 개시내용은 본 명세서에 참고로 통합된다.
광 주파수 콤들은 다양한 기술들에 대해 중대하고 지속적인 영향을 미쳐 왔다. 이들은 임의로 큰 주파수 차이들로 분리된 광 신호들을 코히런트하게(coherently) 링크하고 광 주파수들을 무선 주파수들에 링크하는 능력을 제공한다. 원래, 콤들에 대한 여기(excitement)는, 광 주파수 계측법에서의, 즉, 광의 주파수에 대한 절대적인 측정을 수행하는 계측법에서의 이들 애플리케이션들, 그리고 광 원자 시계들을 개발하는 데 있어서의 역문제(inverse problem) 때문이다. 하지만, 애플리케이션들에 있어서 꾸준한 확장이 있어 왔다. 이것은, 기존의 방법들보다 더 빠르고 더 작은 패키지로 더 높은 분해능을 산출할 수 있는 듀얼 콤 분광법(dual comb spectroscopy) 및 코히런트(coherent) 통신들의 개발을 포함한다.
콤 오프셋 주파수의 안정화 및 제어는 모드 잠금형(mode-locked)의 레이저 주파수 콤들에 필수적이다. 오프셋 주파수를 측정하기 위한 가장 일반적인 방식(scheme)은 f-2f 자기 참조(self-referencing)이다. 이에 대한 하나의 구현예는 반도체의 갭에 걸친 단일 광자 및 2광자 동시 흡수로부터 발생하는 광전류(photocurrent)의 양자 간섭 제어(QuIC: quantum interference control)를 검출하는 것이다. 이 QuIC 자기 참조 방식은 Ti:Sapphire 레이저 주파수 콤의 캐리어 엔벨로프 위상을 측정 및 안정화하는 데 사용되어 왔다. 하지만, 이것 및 다른 모든 f-2f 방식들은 적어도 한 옥타브(즉, 주파수의 2배)에 걸친 스펙트럼을 필요로 한다.
이 섹션은 반드시 종래 기술이 아닌 본 개시와 관련된 배경 정보를 제공한다.
이 섹션은 본 개시내용에 대한 일반적인 개요를 제공하는 것이지, 그 전체 범위 또는 그 모든 피처들의 포괄적인 개시내용은 아니다.
주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 방법이 제시된다.
본 방법은, 시간 도메인에서 규칙적으로 반복되고 주파수 도메인에서 주파수 콤을 나타내는 파형을 갖는 광 빔을 생성하는 것으로서, 광 빔은 제 1 주파수 및 제 2 주파수로 전파되는 광을 포함하는 광(optical) 대역폭을 갖되, 제 1 주파수는 제 2 주파수보다 작고 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 n:m 이며, 여기서, n = m+i 이고, m은 1보다 큰 정수이고, n 및 i는 양의 정수들인, 상기 광 빔을 생성하는 것; 재료 상의 입사점을 향해 광 빔을 지향시키는 것으로서, 재료는 밴드 갭(band gap)을 가지며 밴드 갭이 제 1 주파수의 n배보다 크지 않은, 상기 광 빔을 지향시키는 것; 및 광 빔에 의해 야기되는 재료에서의 광전류의 진동을 검출하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 n:m이며, 여기서 n = m+1 이고, m은 1보다 큰 정수이고 n은 양의 정수이다. 보다 구체적으로, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 3:2일 수 있다.
광 빔에 대한 파형은 시간 도메인에서 일련의 광 펄스들에 의해 정의된다.
제 1 광 빔은 모드 잠금 레이저를 사용하여 생성될 수 있다.
광 빔의 반복 속도(repetition rate)는 10 메가헤르츠(megahertz) 내지 10 기가헤르츠(gigahertz)의 범위 내에 있을 수 있다.
재료는 반도체 또는 절연체 중 하나로서 추가로 정의된다.
재료는 제 1 주파수의 2배보다 크지만 제 1 주파수의 3배보다는 작은 밴드 갭을 갖는다.
광전류의 진동은 예를 들어 재료의 표면 상에 배치된 전극들을 사용하여 광전류의 진동의 주파수를 측정함으로써 검출될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광전류의 진동은, 재료를 통해 광의 전파 방향에 대해 횡방향으로 흐른다. 재료는 광 빔이 재료의 대칭 축을 따라 전파되지 않도록 배열된다.
다른 실시예들에서, 광전류의 진동은, 재료를 통해 광의 전파 방향에 평행하게 흐른다.
적용가능성에 대한 추가적인 영역들은 본 명세서에서 제공되는 설명으로부터 명백해질 것이다. 설명 및 특정 예들은 오직 설명의 목적으로만 의도된 것이지, 본 개시내용의 범위를 제한하려고 의도된 것이 아니다.
본 명세서에 기술된 도면들은 오직 선택된 실시예들의 설명의 목적만을 위한 것이지, 모든 가능한 구현예들이 아니며, 본 개시내용의 범위를 제한하려고 의도된 것은 아니다.
도 1은 1광자 및 2광자 흡수를 이용한 양자 간섭 제어 프로세스의 개략도이다.
주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 개선된 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 여기 광 빔에 의해 나타나는 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 시스템의 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 광전류가 재료를 통한 광의 전파 방향에 수직으로 흐르는 상이한 배열들을 도시하는 도면이다.
도 5는 광전류가 재료를 통한 광의 전파 방향에 평행하게 흐르는 배열의 도면이다.
도 6은 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위해 제안된 방법을 설명하는 데 사용되는 실험 설정의 도면이며, 여기서 DDS: Direct Digital Synthesizer(직접 디지털 합성기); DM: Dichroic Mirror(다이크로익 미러); EDFA: Erbium-doped Fiber Amplifier(에르븀 도핑 파이버 증폭기); f0 는 콤 오프셋 주파수이고; FM: Folding Mirror(폴딩 미러); HPF: High Pass Filter(고역 통과 필터); LA: Lock-in Amplifier(로크인 증폭기); LPF: Low Pass Filter(저역 통과 필터); PBS: Polarizing Beam Splitter(편광 빔 스플리터); PD: Photodiode(포토다이오드); SCG: Super-continuum Generation(수퍼-컨티넘 생성); SPF: Short Pass Filter(단파장 투과 필터); TS: Translation Stage(병진 스테이지); and YDFA: Ytterbium-Doped Fiber Amplifier(이테르븀 도핑 파이버 증폭기)이다.
도 7a는 차단되지 않은 1040nm 빔만에 의해, 1560nm 빔만에 의해 그리고 1560nm 빔과 1040nm 빔 양방 모두에 의해 유도된 양자 간섭 제어 전류의 RF 주파수 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 7b는 오프셋 주파수가 2kHz 내지 60kHz로 변할 때의 주파수 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
대응하는 참조 번호들은 도면들의 몇몇 관점들에 걸쳐 대응하는 부분들을 나타낸다.
도 1은 1광자 및 2광자 흡수를 이용한 양자 간섭 제어 프로세스의 개략도이다.
주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 개선된 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 여기 광 빔에 의해 나타나는 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 시스템의 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 광전류가 재료를 통한 광의 전파 방향에 수직으로 흐르는 상이한 배열들을 도시하는 도면이다.
도 5는 광전류가 재료를 통한 광의 전파 방향에 평행하게 흐르는 배열의 도면이다.
도 6은 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위해 제안된 방법을 설명하는 데 사용되는 실험 설정의 도면이며, 여기서 DDS: Direct Digital Synthesizer(직접 디지털 합성기); DM: Dichroic Mirror(다이크로익 미러); EDFA: Erbium-doped Fiber Amplifier(에르븀 도핑 파이버 증폭기); f0 는 콤 오프셋 주파수이고; FM: Folding Mirror(폴딩 미러); HPF: High Pass Filter(고역 통과 필터); LA: Lock-in Amplifier(로크인 증폭기); LPF: Low Pass Filter(저역 통과 필터); PBS: Polarizing Beam Splitter(편광 빔 스플리터); PD: Photodiode(포토다이오드); SCG: Super-continuum Generation(수퍼-컨티넘 생성); SPF: Short Pass Filter(단파장 투과 필터); TS: Translation Stage(병진 스테이지); and YDFA: Ytterbium-Doped Fiber Amplifier(이테르븀 도핑 파이버 증폭기)이다.
도 7a는 차단되지 않은 1040nm 빔만에 의해, 1560nm 빔만에 의해 그리고 1560nm 빔과 1040nm 빔 양방 모두에 의해 유도된 양자 간섭 제어 전류의 RF 주파수 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
도 7b는 오프셋 주파수가 2kHz 내지 60kHz로 변할 때의 주파수 스펙트럼을 도시하는 그래프이다.
대응하는 참조 번호들은 도면들의 몇몇 관점들에 걸쳐 대응하는 부분들을 나타낸다.
이제 첨부 도면들을 참조하면서 예시적인 실시예들을 보다 충분히 설명하기로 한다.
배경 기술에 의해, 주입된 광전류들의 양자 간섭 제어(QuIC)를 사용하여 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하는 것이 달성될 수 있다. 이 접근법에서, 포토캐리어들은 도 1에서 보이는 바와 같이 반도체의 전도대에서 1광자 및 2광자 동시 흡수에 의해 생성된다. 이 두 경로들의 양자 간섭은 전자들의 운동량과 광의 상대 위상 양방 모두에 달려있다. 순 효과는 운동량 공간에서의 전자 분포의 위상 의존 불균형이며, 이는 위상 의존 광전류와 동등하다. 바이어스가 없는 경우에도 광전류가 존재하므로, 그것은 QuIC 프로세스에 의해 직접 주입된다. 구체적으로, 옥타브 스패닝 펄스에 대한 전류 주입률(current injection rate)은 
이며, 여기서, 
는 주파수 
에서의 광의 전기장과 
는 펄스의 캐리어 엔벨로프 위상이다. 캐리어 엔벨로프 위상을 갖는 펄스들의 열(train)의 경우, 전류는 대응 콤의 오프셋 주파수에서 진동할 것이다.
본 개시내용에서, 콤 오프셋 주파수를 측정하기 위해 새로운 2광자-3광자(2p-3p) 자기 참조 QuIC 방식이 제안된다. 그것은 2광자 및 3광자 흡수 프로세스들의 양자 간섭에 의해 유도된 광전류에 기초한다. 이 방식의 한 가지 이점은 필요한 대역폭이 광학 2f-3f 자기 참조와 유사하게 감소된다는 것이다. 또한, 1광자-2광자 QuIC 방식과 대조적으로, 2개의 필드들에서의 흡수 길이들이 2f에서의 강한 밴드 갭 위(above-band gap)의 단일 광자 흡수로 인해 일치하지 않는 경우, 2p-3p QuIC에서, f 및 3/2 f 필드들 양방 모두의 흡수 길이들은 수십 미크론 이상인데, 왜냐하면 양방의 광 필드들 모두의 광자 에너지들은 밴드 갭 에너지 아래에 있기 때문이다. 따라서 단일 광자 흡수가 크게 억제되어, 도파관들을 사용하는 통합 소자들의 설계를 허용한다.
도 2는 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 제안된 방법을 더 도시한다. 광 빔은 시간 도메인에서 규칙적으로 반복되고 주파수 도메인에서 주파수 콤을 나타내는 파형으로 21에서 생성된다. 일 실시예들에서, 광 빔에 대한 파형은 시간 도메인에서 일련의 광 펄스들에 의해 정의된다. 펄스들에 대한 반복률은 바람직하게는 10 메가헤르츠(megahertz) 및 10 기가헤르츠(gigahertz)의 범위 내에 있다. 주목할 점은, 광 빔은, 그 빔이 제 1 주파수에서 전파되는 광 및 제 2 주파수에서 전파하는 광을 포함하도록 충분히 큰 광 대역폭을 갖는데, 여기서 제 1 주파수는 제 2 주파수보다 작다.
일반적으로 말하면, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 n:m이며, 여기서 n = m+i 이고, m은 1보다 큰 정수이고 n 및 i는 양의 정수들이다. 일 실시예에서, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 n:m이며, 여기서 n = m+1 이고, m은 1보다 큰 정수이고 n은 양의 정수이다. 다른 실시예에서, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 실질적으로 3:2(또는 1.5)이다. 예를 들어, 광 빔은 1040nm 및 1560nm의 광을 포함할 수 있다. 이들 값은, 단지 예시적일 뿐이지, 제한하고 있는 것으로 의도된 것은 아니다. 다른 비율은 일반적인 규칙 내에서 고려된다.
광 빔은 22에 지시된 바와 같이 샘플을 향해 지향(되고 샘플 상에 입사)된다. 샘플들은 일 밴드 갭을 갖는 재료로 구성되며, 밴드 갭은 제 1 주파수의 n배보다 크지 않다. 보다 구체적으로, 재료의 밴드 갭은 바람직하게는 제 1 주파수의 2배보다 크지만 제 1 주파수의 3배보다는 작다. 제 1 주파수가 1040nm의 파장을 갖는 광에 대응하는 경우, 샘플은 1.912eV(648.4nm)의 밴드 갭을 갖는 알루미늄 갈륨 비소로 구성될 수 있다. 즉, 밴드 갭은 제 1 주파수의 3배보다 크지 않다. 다시 말하면, 이들 값은, 단지 예시적일 뿐이지, 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다. 애플리케이션에 따라, 반도체들 및 절연체들을 포함하는 상이한 유형들의 재료들이 사용될 수 있음은 이해된다.
광 빔은 샘플에 광전류를 야기시킨다. 23에서 광전류의 진동이 검출된다. 본 개시내용에 의해 상이한 검출 방법들이 고려된다. 예를 들어, 광전류의 진동 주파수는 샘플의 표면에 배치된 전극들을 사용하여 전기적으로 측정될 수 있다.
다른 예에서, 광전류에 의해 야기된 방사선이 검출될 수 있고 진동들의 주파수의 지시를 제공할 수 있다. 양자 간섭 프로세스에 의한 전류의 주입은 재료에서 전자들의 빠른 가속과 동등하다. 전자기 이론의 기본 결과는 가속 전하들(여기서는 전자들)이 전자기파들을 방사한다는 것이다. 따라서, 양자 간섭에 의한 전류의 주입은 전자기파들의 방사를 초래한다. 이들 파의 주파수는 전류가 가속되는 시간 척도(timescale)에 의해 결정된다. 단일 펄스의 경우, 이 시간 척도는 피코초 미만이며, 방사선은 테라헤르츠(terahertz) 주파수이지만 매우 넓은 대역폭을 갖는 것으로 검출되었다. 하지만, 많은 펄스들(또는 파형의 반복들)의 누적 효과는 방사된 전자기파의 컴포넌트를 콤 오프셋 주파수들 및 그 정수배들로 향상시키는 것일 것이다. 어느 경우에나, 진동들의 주파수는 여기 광 빔에 의해 나타나는 주파수 콤의 오프셋 주파수에 대응한다.
도 3은 여기 광 빔에 의해 나타나는 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 시스템(30)을 도시한다. 시스템(30)은 일반적으로 주파수 콤 광원(31), 샘플(32) 및 검출기(33)로 구성된다. 관련 컴포넌트들만이 도 3과 관련하여 논의되지만, 전체 시스템을 구현하기 위해 다른 컴포넌트들이 필요할 수 있음을 이해되어야 한다.
예시적인 실시예에서, 주파수 콤 광원(31)은 비선형 광 루프 미러 모드 잠금 메커니즘을 채용하는 파이버 기반의 펨토초 레이저원이다. 예시적인 펨토초 레이저원에 관한 추가 세부 사항을 위해, Menlo Systems로부터 시판되는 C-파이버 펨토초 파이버 레이저를 참조할 수 있다. 광원들 및 변조기들의 다른 배열들이 주파수 콤 광원을 구현하기 위해 사용될 수 있고 본 개시내용의 범위 내에 속한다는 것은 용이하게 이해된다.
주파수 콤 광원(31)에 의해 생성된 광 빔은 샘플 상의 입사점을 향해 지향된다. 도 4a 내지 도 4d에 나타낸 바와 같이 상이한 도파관 배열들이 사용될 수 있다. 이들 예에서, 입사점(41)은 연장된 도파관(40)의 일단에 있다. 도파관(40)은 갈륨 비소의 층의 상부에 지지된 알루미늄 갈륨 비소의 층으로 구성된다. 도 4a 및 도 4b에서, 레일(42)은 알루미늄 갈륨 비소의 상층으로부터 일체로 형성되고 도파관의 상면으로부터 상향으로 돌출된다. 도 4a에서, 2개의 전극들(43)이 도파관(40)의 상면 상에 형성되고; 한편,도 4b에서 2쌍의 전극들이 도파관의 상면 상에 형성된다. 도 4c 및 도 4d에서, 레일(42)은 갈륨 비소의 층의 상부에 증착된 알루미늄 갈륨 비소의 층들에 의해 형성된다. 도 4c에서, 2개의 전극들(43)이 갈륨 비소의 층의 노출된 상면 상에 형성되고; 한편, 도 4d에서, 2쌍의 전극들이 갈륨 비소의 층의 노출된 상면 상에 형성된다. 전극들에 대한 다른 배열들이 본 개시내용에 의해 고려된다.
작동시, 그 위에 입사된 광은 도파관의 일단으로부터 도파관의 타단으로의 레일(42)의 방향으로 전파된다. 광전류는, 인접한 두 전극들(43) 사이의 광 흐름에 의해 야기된다. 즉, 광전류는 샘플을 통해 광의 전파 방향에 대해 횡방향으로 흐른다. 광전류의 진동을 검출하기 위해, 검출기(33)가 전극들(43)에 전기적으로 커플링된다. 일 실시예에서, 검출기(33)는 로크인(lock-in) 증폭기이다.
도 4e는, 광전류가 샘플을 통해 광의 전파 방향에 대해 횡방향으로 흐르는 다른 배열이다. 이 예에서, 전극들(43)은 재료의 상면 상에 배치되고 광(44)은 그 표면 위로부터 입사된다. 특히, 광(44)은 재료의 표면 상에 배치된 2개의 전극들(43) 사이에 입사된다. 재료는 017에 설명된 특성들을 갖는 균일한 벌크 샘플일 수 있거나, 도 4e에 나타낸 바와 같이 맞춤형 특성들을 갖는 층을 가질 수 있다. 광전류는 전극 사이에서 흐르고 따라서 샘플에서 광의 하향 전파 방향에 대해 횡방향이다. 광전류의 진동을 검출하기 위해, 검출기(33)가 전극들(43)에 전기적으로 커플링된다.
도 5는 광전류가 샘플을 통한 광의 전파 방향에 평행하게 흐르는 변형예이다. 입사광의 전계 벡터(편광)는 전파의 방향에 대해 항상 횡방향이다. 편광이 재료의 대칭 축을 따라 있다면, 유도 전류는 편광에 평행하게 흐르고, 따라서 전파 방향에 대해 횡방향으로 흐른다. 하지만, 편광 방향이 대칭 축에 평행하지 않은 경우, 전류 흐름은 반드시 그것에 평행할 필요는 없을 것이며, 전파의 방향으로의 컴포넌트를 가질 수 있다. 최적의 방향은 편광이 3개의 대칭 축에 대해 45도 방향으로 배향될 때이지만, 대칭 축을 따른 정렬과의 편차에 대해 약간의 병렬 전류(parallel current)가 발생할 수 있다. 광은 항상 표면에 입사되기 때문에, 이러한 조건들을 달성하는 가장 통상적인 방법은 결정(crystal)의 절단, 즉 결정 격자에 대해 표면이 어떻게 배향되는지를 통하는 것이다. 최적의 경우는 "111" 절단으로 알려져 있다.
이 예에서, 광 빔은 샘플의 상면에 입사된다. 광 빔이 재료의 재료의 대칭 축 또는 평면을 따라 전파되지 않도록 샘플 재료가 배열될 때, 결과적인 광전류는 광의 전파 방향에 평행하게 흐른다. 즉, 광전류는 위로부터 아래로 흐른다. 마찬가지로, 전극들(43)은 샘플 재료의 상부 상에 그리고 샘플 재료의 하부 상에 배열된다. 이들은 단지, 제안된 시스템에서 사용될 수 있는 몇몇 예시적인 배열들일 뿐이다.
도 6은 실험 설정을 도시한다. 레이저 시스템은 Menlo Systems로부터 시판되는 맞춤형 C-파이버 레이저 시스템이다. 레이저는 상이한 파장들에서 2개의 펨토초 펄스 열을 출력하되, 하나(400mW)는 1560nm에 집중되고 다른 하나(740mW)는 1040nm에 집중된다. 펄스 지속 시간은 양방 모두의 빔들에 대해 약 70 fs이며, 반복률은 250MHz이다. 레이저 콤의 오프셋 주파수는, 1040nm 빔의 주파수가 BBO 결정으로 2배가 되었고 1560nm 빔이 PPLN 결정(PPLN은 2차 고조파 생성을 위해 설계되었지만 그것은 또한 약한 3차 고조파도 생성함)으로 3배가 되는, 2f-3f 자기 참조 간섭계에서 생성된 헤테로다인 비트 노트(heterodyne beat note)를 사용하여 광학적으로 측정되었다. 2f-3f 비트 노트의 선폭은 대략 400KHz이다. 피드 포워드(feed-forward) 기법은 더 좁은 선폭으로 오프셋 주파수를 재설정하는 데 사용된다. 피드 포워드 설정은 또한 어떠한 것이 오프셋 주파수를 제어하는 것을 가능하게 한다.
이어서, 대략 10㎛ 만큼 분리된 두 개의 금 전극들 사이에서 AlGaAs 소자에 광이 집중된다. 양방의 전계 편광들은 모두 [010] 결정 축을 따라 배향된다. 전극들에 의해 [010] 방향으로 전류가 검출된다. 이 소자는 GaAs 기판 상에 에피택셜 성장된 AlGaAs로 이루어진다. AlGaAs의 밴드 갭은 파장 <700nm 에 있으며, 이에 의해 1040nm의 선형 흡수 및 1560nm의 2개의 광자 흡수를 억제한다. 1040nm 빔의 2개의 광자 흡수와 1560nm 빔의 3개의 광자 흡수 사이의 양자 간섭에 의해 AlGaAs에 광전류들이 주입된다.
도 7a는 3가지 상이한 조건들, 즉 1560nm 빔을 차단하는 것, 1040nm 빔을 차단하는 것, 1040nm 빔과 1560nm 빔 양방 모두을 차단하지 않은 것에 있어서 AlGaAs에서 유도된 광전류의 주파수 스펙트럼을 나타낸다. 반도체의 QuIC 신호는 전압원이 아닌 전류원으로서 거동하며; 관찰된 광전류 신호는 2nA이며, 30KHz 대역폭에서 15dB 신호 대 잡음비를 갖는다. 로크인 검출을 사용하여 측정된 동일한 신호는 (150kΩ 부하 저항 사용하여) 0.3mV보다 크며, 1040nm에서 7mW의 평균 전력(스팟 크기)(4.11 ± 0.4㎛, FWHM)과 1560nm에서 30mW의 평균 전력(스팟 크기)(3.16 ± 0.3㎛, FWHM)을 각각 갖는다. 조작될 수 있는 추가 자유도는 CEO 주파수이며, 피드 포워드 설정에 의해 제어된다. CEO 주파수를 2KHz로부터 60KHz로 변경함으로써, 스펙트럼에서 비트 노트의 변화를 관찰할 수 있다.
요약하면, 간섭 2광자 및 3광자 흡수 프로세스들로 인한 주입된 광전류의 양자 간섭 제어는 AlGaAs에서 검출되었다. 이 QuIC 광전류를 사용하여 파이버 레이저 주파수 콤의 캐리어 오프셋 주파수가 측정되었다. 이 방식은 필요한 대역폭이 감소하기 때문에 유망하며 통합 구조들의 도파관 검출은 콤 오프셋을 위한 보다 컴팩트한(compact) 소자로 이어져야 한다. 이 기법은 다이렉트 온칩 디지털 광 합성기를 구현하기 위해 채용될 수 있는 것으로 생각된다.
실시예들에 대한 상기 설명은 예시 및 설명의 목적들을 위해 제공되었다. 그것은 완전하도록 하거나, 개시내용을 제한하도록 의도된 것이 아니다. 특정한 실시예의 개별적인 엘리먼트들 또는 피처들은 그 특정한 실시예로 일반적으로 제한되지는 않지만, 적용가능할 경우에는, 상호교환가능하고, 구체적으로 나타내거나 설명되지 않더라도, 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 동일 사항은 또한 다수의 방식들로 변동될 수도 있다. 이러한 변동예들은 개시내용으로부터의 이탈로서 간주되어서는 아니되며, 이러한 모든 수정예들은 개시내용의 범위 내에 포함되도록 의도된다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정의 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 것이지, 제한하려고 의도되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수 형태들 "a", "an" 및 "the" 는 맥락이 명확히 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태들을 포함하는 것으로 의도될 수도 있다. "포함하다", "포함하는", "포함하고" 및 "갖는" 이라는 용어들은 포괄적이며 따라서 명시된 피처들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 지정하지만, 하나 또는 그 초과의 다른 피처들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 불가능하게 하는 것은 아니다. 본 명세서에 설명된 방법 단계들, 프로세스들 및 동작들은 실행의 순서로서 구체적으로 식별되지 않는 한, 논의되거나 예시된 특정 순서로 그 실행을 반드시 요구하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 부가적인 또는 대안적인 단계들이 채용될 수도 있음은 또한 이해되어야 한다.
엘리먼트 또는 층이 다른 엘리먼트 또는 층과 관련하여 "그 위에" 있거나, "그에 맞물리거나(engage)", "그에 접속되거나" 또는 "그에 커플링되는" 것으로 지칭되는 경우, 다른 엘리먼트 또는 층과 관련하여 직접 그 위에 있거나, 그에 맞물리거나, 그에 접속되거나, 그에 커플링될 수 있거나, 또는 개재 엘리먼트들 또는 층들이 존재할 수 있다. 대조적으로, 어떤 엘리먼트가 다른 엘리먼트 또는 층과 관련하여 "직접 그 위에 있거나", "그에 직접 맞물리거나", "그에 직접 접속되거나", "그에 직접 커플링되는" 것으로 지칭되는 경우, 개재 엘리먼트들 또는 층들이 존재하지 않을 수도 있다. 엘리먼트들 간의 관계를 설명하기 위해 사용된 다른 단어들은 유사한 형식(예컨대, "사이에" 대 "직접 사이에", "인접한" 대 "직접 인접한" 등)으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "및/또는" 이라는 용어는 하나 이상의 연관된 목록화된 아이템들의 임의의 조합 및 모든 조합을 포함한다.
제 1, 제 2, 제 3 등의 용어들은 본 명세서에서 다양한 엘리먼트들, 컴포넌트들, 영역들, 계층들 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용될 수도 있지만, 이들 엘리먼트들, 컴포넌트들, 영역들, 계층들 및/또는 섹션들은 이들 용어들에 의해 제한되어서는 아니된다. 이들 용어들은 하나의 엘리먼트, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션을 다른 영역, 계층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 "제 1", "제 2" 및 다른 수치 용어들과 같은 용어들은 본 명세서에서 사용될 때 맥락에 의해 명확히 지시되지 않는 한 시퀀스 또는 순서를 시사하지 않는다. 따라서, 이하에서 논의되는 제 1 엘리먼트, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션은 예시적인 실시예들의 교시내용들을 벗어나지 않으면서 제 2 엘리먼트, 컴포넌트, 영역, 계층 또는 섹션으로 지칭될 수 있다.
"내부에", "외부에", "밑에", "아래에", "하부에", "위에", "상부에" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 도시되는 바와 같이 하나의 엘리먼트 또는 피처의 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)에 대한 관계를 기술하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 배향뿐만 아니라 사용 또는 동작시 소자의 상이한 배향들을 망라하도록 의도될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집히면, 다른 엘리먼트들 또는 피처들 "아래에" 또는 "밑에" 로 기술된 엘리먼트들은 다른 엘리먼트들 또는 피처들 "위에" 배향될 것이다. 따라서, "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래의 배향 양방 모두를 모두 망라할 수 있다. 소자는 달리 배향될 수도 있고(90도 회전되거나 다른 배향으로 회전될 수도 있음), 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어들은 그에 따라 해석될 수 있다.
Claims (39)
- 주파수 콤(frequency comb)의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 방법으로서,
시간 도메인에서 규칙적으로 반복되고 주파수 도메인에서 주파수 콤을 나타내는 파형을 갖는 광 빔을 생성하는 단계로서, 상기 광 빔은 제 1 주파수 및 제 2 주파수로 전파되는 광을 포함하는 광(optical) 대역폭을 가지며, 상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수보다 작고 상기 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비는 3:2 인, 상기 광 빔을 생성하는 단계;
재료 상의 입사점을 향해 상기 광 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 재료는 밴드 갭을 가지며 상기 밴드 갭이 상기 제 1 주파수의 3배보다 크지 않은, 상기 광 빔을 지향시키는 단계; 및
상기 광 빔에 의해 야기되는 상기 재료에서의 광전류의 진동을 검출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 빔에 대한 파형은 상기 시간 도메인에서 일련의 광 펄스들에 의해 정의되는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
모드 잠금 레이저(mode-locking laser)를 사용하여 상기 제 1 광 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 빔의 반복률은 10 메가헤르츠(megahertz) 내지 10 기가헤르츠(gigahertz)의 범위 내에 있는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 재료는 반도체 또는 절연체 중 하나로서 추가로 정의되는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 재료는 상기 제 1 주파수의 2배보다 크지만 상기 제 1 주파수의 3배보다는 작은 밴드 갭을 갖는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
광전류의 진동의 주파수를 측정함으로써 상기 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 재료의 표면 상에 배치된 전극들을 사용하여 상기 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 재료를 통해 광의 전파 방향에 대해 횡방향으로 흐르는 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광전류의 진동을 검출하는 것은, 상기 광 빔이 상기 재료의 대칭 축을 따라 전파되지 않도록 상기 재료를 배열하는 것을 더 포함하는, 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 재료를 통해 광의 전파 방향에 평행하게 흐르는 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 빔이 상기 재료 상에 입사하기 전에 상기 광 빔에서의 상기 제 1 주파수의 광 및 상기 제 2 주파수의 광 중 적어도 하나를 증폭하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 빔이 상기 재료 상에 입사하기 전에 상기 광 빔으로부터의 상기 제 1 주파수의 광 및 상기 제 2 주파수의 광 중 적어도 하나를 필터링해 내는 단계를 더 포함하는, 방법. - 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 방법으로서,
시간 도메인에서 규칙적으로 반복되고 주파수 도메인에서 주파수 콤을 나타내는 파형을 갖는 광 빔을 생성하는 단계로서, 상기 광 빔은 제 1 주파수 및 제 2 주파수로 전파되는 광을 포함하는 광(optical) 대역폭을 갖되, 상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수보다 작고 상기 제 2 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비는 n:m 이며, 여기서, n = m+1 이고, m은 1보다 큰 정수이고, n은 양의 정수인, 상기 광 빔을 생성하는 단계;
재료 상의 입사점을 향해 상기 광 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 재료는 밴드 갭을 가지며 상기 밴드 갭이 상기 제 1 주파수의 n배보다 크지 않은, 상기 광 빔을 지향시키는 단계; 및
상기 광 빔에 의해 야기되는 상기 재료에서의 광전류의 진동을 검출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 빔에 대한 파형은 상기 시간 도메인에서 일련의 광 펄스들에 의해 정의되는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
모드 잠금 레이저를 사용하여 상기 제 1 광 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 빔의 반복률은 10 메가헤르츠(megahertz) 내지 10 기가헤르츠(gigahertz)의 범위 내에 있는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 재료는 반도체 또는 절연체 중 하나로서 추가로 정의되는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 재료는 상기 제 1 주파수의 n배보다 크지만 상기 제 1 주파수의 m배보다는 작은 밴드 갭을 갖는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
광전류의 진동의 주파수를 측정함으로써 상기 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 재료의 표면 상에 배치된 전극들을 사용하여 상기 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 재료를 통해 광의 전파 방향에 대해 횡방향으로 흐르는 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 광전류의 진동을 검출하는 것은, 상기 광 빔이 상기 재료의 대칭 축을 따라 전파되지 않도록 상기 재료를 배열하는 것을 더 포함하는, 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 재료를 통해 광의 전파 방향에 평행하게 흐르는 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 빔이 상기 재료 상에 입사하기 전에 상기 광 빔에서의 상기 제 1 주파수의 광 및 상기 제 2 주파수의 광 중 적어도 하나를 증폭하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 광 빔이 상기 재료 상에 입사하기 전에 상기 광 빔으로부터의 상기 제 1 주파수의 광 및 상기 제 2 주파수의 광 중 적어도 하나를 필터링해 내는 단계를 더 포함하는, 방법. - 주파수 콤의 오프셋 주파수를 결정하기 위한 방법으로서,
시간 도메인에서 규칙적으로 반복되고 주파수 도메인에서 주파수 콤을 나타내는 파형을 갖는 광 빔을 생성하는 단계로서, 상기 광 빔은 제 1 주파수 및 제 2 주파수로 전파되는 광을 포함하는 광(optical) 대역폭을 갖되, 상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수보다 작고 상기 제 2 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비는 n:m 이며, 여기서, n = m+i 이고, m은 1보다 큰 정수이고, n 및 i는 양의 정수들인, 상기 광 빔을 생성하는 단계;
재료 상의 입사점을 향해 상기 광 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 재료는 밴드 갭을 가지며 상기 밴드 갭이 상기 제 1 주파수의 n배보다 크지 않은, 상기 광 빔을 지향시키는 단계; 및
상기 광 빔에 의해 야기되는 상기 재료에서의 광전류의 진동을 검출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 광 빔에 대한 파형은 상기 시간 도메인에서 일련의 광 펄스들에 의해 정의되는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
모드 잠금 레이저를 사용하여 상기 제 1 광 빔을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 광 빔의 반복률은 10 메가헤르츠(megahertz) 내지 10 기가헤르츠(gigahertz)의 범위 내에 있는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 재료는 반도체 또는 절연체 중 하나로서 추가로 정의되는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 재료는 상기 제 1 주파수의 n배보다 크지만 상기 제 1 주파수의 m배보다는 작은 밴드 갭을 갖는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
광전류의 진동의 주파수를 측정함으로써 상기 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 33 항에 있어서,
상기 재료의 표면 상에 배치된 전극들을 사용하여 상기 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 재료를 통해 광의 전파 방향에 대해 횡방향으로 흐르는 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 광전류의 진동을 검출하는 것은, 상기 광 빔이 상기 재료의 대칭 축을 따라 전파되지 않도록 상기 재료를 배열하는 것을 더 포함하는, 방법. - 제 36 항에 있어서,
상기 재료를 통해 광의 전파 방향에 평행하게 흐르는 광전류의 진동을 검출하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 광 빔이 상기 재료 상에 입사하기 전에 상기 광 빔에서의 상기 제 1 주파수의 광 및 상기 제 2 주파수의 광 중 적어도 하나를 증폭하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제 27 항에 있어서,
상기 광 빔이 상기 재료 상에 입사하기 전에 상기 광 빔으로부터의 상기 제 1 주파수의 광 및 상기 제 2 주파수의 광 중 적어도 하나를 필터링해 내는 단계를 더 포함하는, 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762505285P | 2017-05-12 | 2017-05-12 | |
| US62/505,285 | 2017-05-12 | ||
| PCT/US2018/032031 WO2018209060A1 (en) | 2017-05-12 | 2018-05-10 | Quantum interference detection of optical frequency comb offset frequency |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200000443A true KR20200000443A (ko) | 2020-01-02 |
Family
ID=64105163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197036523A KR20200000443A (ko) | 2017-05-12 | 2018-05-10 | 광 주파수 콤 오프셋 주파수의 양자 간섭 검출 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10931370B2 (ko) |
| EP (1) | EP3622625A4 (ko) |
| JP (1) | JP2020521162A (ko) |
| KR (1) | KR20200000443A (ko) |
| CN (1) | CN110731052A (ko) |
| WO (1) | WO2018209060A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11307187B2 (en) | 2019-10-01 | 2022-04-19 | International Business Machines Corporation | Detection of area of abnormal air quality within a geographical area |
| CN111711062A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-25 | 南京大学 | 一种中红外光学频率梳产生的方法及装置 |
| CN112670799B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-03-24 | 华北水利水电大学 | 一种基于优化差频的多频太赫兹辐射源 |
| CN112670792B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-03-24 | 华北水利水电大学 | 一种基于优化级联差频同时产生多频太赫兹波的装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190705B2 (en) * | 2000-05-23 | 2007-03-13 | Imra America. Inc. | Pulsed laser sources |
| KR100942380B1 (ko) * | 2007-11-23 | 2010-02-12 | 광주과학기술원 | 직접 잠금 방법을 적용한 레이저 펄스의 절대 위상 안정화장치 및 방법 |
| DE102008059902B3 (de) * | 2008-12-02 | 2010-09-16 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines selbstrefernzierten optischen Frequenzkamms |
| WO2012158727A2 (en) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Oewaves, Inc. | Generation of single optical tone, rf oscillation signal and optical comb in a triple-oscillator device based on nonlinear optical resonator |
| WO2013040168A2 (en) * | 2011-09-14 | 2013-03-21 | The Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for broadband frequency comb stabilization |
| CN103995413B (zh) * | 2014-05-22 | 2016-09-07 | 北京大学 | 一种掺镱全光纤光学频率梳*** |
| US9905999B2 (en) | 2015-02-26 | 2018-02-27 | California Institute Of Technology | Optical frequency divider based on an electro-optical-modulator frequency comb |
| CA2983035C (en) * | 2015-04-20 | 2023-09-05 | Institut National De La Recherche Scientifique | Method and system for the generation of optical multipartite quantum states |
-
2018
- 2018-05-10 WO PCT/US2018/032031 patent/WO2018209060A1/en active Application Filing
- 2018-05-10 JP JP2019562411A patent/JP2020521162A/ja not_active Abandoned
- 2018-05-10 CN CN201880038251.5A patent/CN110731052A/zh active Pending
- 2018-05-10 KR KR1020197036523A patent/KR20200000443A/ko not_active Application Discontinuation
- 2018-05-10 EP EP18797623.8A patent/EP3622625A4/en not_active Withdrawn
- 2018-05-10 US US16/611,746 patent/US10931370B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3622625A1 (en) | 2020-03-18 |
| CN110731052A (zh) | 2020-01-24 |
| JP2020521162A (ja) | 2020-07-16 |
| EP3622625A4 (en) | 2021-01-20 |
| US20200112366A1 (en) | 2020-04-09 |
| US10931370B2 (en) | 2021-02-23 |
| WO2018209060A1 (en) | 2018-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10931370B2 (en) | Quantum interference detection of optical frequency comb offset frequency | |
| Planken et al. | Terahertz emission in single quantum wells after coherent optical excitation of light hole and heavy hole excitons | |
| Dogariu et al. | Transparent anomalous dispersion and superluminal light-pulse propagation at a negative group velocity | |
| JP5656428B2 (ja) | 光伝導素子 | |
| Bederson et al. | Advances in atomic, molecular, and optical physics | |
| Ye et al. | Applications of optical cavities in modern atomic, molecular, and optical physics | |
| WO2017214512A1 (en) | Graphene-based semiconductor chip for tunable thz plasmon generation | |
| JP2011179990A (ja) | 光伝導素子 | |
| US10312387B2 (en) | Single photon detection using a resonator with an absorber | |
| Sénès et al. | Exciton spin manipulation in In As∕ Ga As quantum dots: Exchange interaction and magnetic field effects | |
| Stanton et al. | Terahertz phonon optics in GaAs/AlAs superlattice structures | |
| Zukerstein et al. | Coherent phonon dynamics in diamond detected via multiphoton absorption | |
| JP2024023306A (ja) | 任意の偏光方向を有するテラヘルツ放射の生成及び検出 | |
| Wang et al. | Comb offset frequency measurement using two-photon—three-photon quantum interference control | |
| JP3716916B2 (ja) | 原子蒸気の中に異常分散の領域を作る方法及び装置、利得利用超光速光伝搬の方法及び装置 | |
| Kent et al. | Generation and Propagation of Monochromatic Acoustic Phonons in Gallium Arsenide | |
| JP4909816B2 (ja) | 電子スピン共鳴測定装置および電子スピン共鳴測定方法 | |
| Ghosh et al. | Nonlinear THz response of a one-dimensional superlattice | |
| JP4547513B2 (ja) | 多重飽和分光によるレーザー周波数安定化装置 | |
| Acoustic et al. | 6 Generation and | |
| Först et al. | Midbandgap electro-optic detection of Bloch oscillations | |
| Stanton et al. | Monochromatic transverse-polarized phonons from femtosecond pulsed optical excitation of a GaAs/AlAs superlattice | |
| Shimada et al. | Terahertz emission due to miniband transport in GaAs/AlGaAs superlattices | |
| Lee | Highly coherent diode lasers: Noise, frequency stabilization, and linewidth reduction | |
| Kang et al. | Entanglement diversity in monolithic waveguides |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| WITB | Written withdrawal of application |