Časoprostorová dynamika a koherentní řízení frekvenčních hřebenů kvantových kaskádových laserů

Abstract

Kvantové kaskádové laserové frekvenční hřebeny jsou slibnými kandidáty pro nové miniaturizované spektrometry bez pohyblivých částí. Mohou být generovány v samočinném režimu pomocí různých nelinearit vyvolaných asymetrickým ziskem a vlnovodovou disperzí. K simulaci samočinných hřebenů byl použit dostupný vysoce optimalizovaný nástroj založený na modelu postupné vlny. Dále byl rozšířen o funkci zamykání optickým vstřikováním, koherentní techniky ovládání frekvenčních hřebenů. Následné simulace potvrdily uzamčení pomocí vstřikovaného signálu. Bylo zjištěno, že disperze grupové rychlosti (GVD) má významný dopad na rozsah zamykání. GVD byla vypočtena pro typické zařízení a frekvenční hřeben byl uzamčen pomocí optického vstřikování v rozsahu ladění od -2 do 47 MHz.Quantum cascade laser frequency combs are promising candidates for novel miniaturized spectrometers without any moving parts. They can be generated in the self-starting regime by an interplay of different nonlinearities induced by asymmetrical gain and waveguide dispersion. The available highly optimized tool based on the traveling wave model was used to simulate the self-starting combs. It was further extended by the optical injection locking functionality, the coherent technique of control of frequency combs. Subsequent simulations confirmed locking to the injected signal. Group velocity dispersion (GVD) has been found to have a significant impact on the range of locking. GVD was calculated for the typical device and the frequency comb was optically injection-locked in a detuning range from -2 to 47 MHz.