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Unambiguous real-time terahertz frequency metrology using dual 10 GHz femtosecond frequency combs

Kliebisch, Oliver und Heinecke, Dirk C. und Barbieri, Stefano und Santarelli, Giorgio und Li, Hua und Sirtori, Carlo und Dekorsy, Thomas (2018) Unambiguous real-time terahertz frequency metrology using dual 10 GHz femtosecond frequency combs. Optica, 5 (11), Seiten 1431-1437. Optical Society of America. doi: 10.1364/OPTICA.5.001431. ISSN 2334-2536.

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Offizielle URL: http://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?URI=optica-5-11-1431

Kurzfassung

Terahertz frequency metrology by radio frequency downconversion using femtosecond optical sampling relies on the harmonic factor retrieval between the terahertz frequency and the optical sampling rate. At typical femtosecond laser repetition rates, this imposes an ambiguity for frequency metrology. We report on a dual-comb sampling system for the unambiguous frequency measurement of terahertz quantum cascade lasers with hertz-level precision. Two Ti:sapphire oscillators with 10 GHz repetition rate are used for the electro-optic sampling of terahertz radiation at 2.5 THz emitted by actively mode-locked terahertz quantum cascade lasers with 9.7 GHz and 19.6 GHz repetition rates. By coherent downconversion, the emitted terahertz waveforms are measured in the radio frequency domain. The terahertz frequency comb is stabilized by employing a phase-locked loop on a radio frequency beat-note signal. A second infrared sampling comb is used to measure the absolute frequencies of the terahertz radiation. This method, which is based on the detuning of the sampling repetition rates, allows the direct retrieval of the quantum cascade laser's absolute frequency in real time without using additional optical frequency references for calibration. In order to demonstrate the feasibility of the stabilization and readout technique, a high-resolution spectroscopy measurement on gaseous methanol is presented.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/122797/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Unambiguous real-time terahertz frequency metrology using dual 10 GHz femtosecond frequency combs
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kliebisch, Oliveroliver.kliebisch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0817-8914NICHT SPEZIFIZIERT
Heinecke, Dirk C.NICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-7894-3066NICHT SPEZIFIZIERT
Barbieri, StefanoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Santarelli, GiorgioNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-2219-2632NICHT SPEZIFIZIERT
Li, HuaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sirtori, CarloNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dekorsy, ThomasThomas.Dekorsy (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2257-2854NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 November 2018
Erschienen in:Optica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1364/OPTICA.5.001431
Seitenbereich:Seiten 1431-1437
Verlag:Optical Society of America
ISSN:2334-2536
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantenkaskadenlaser, Femtosekundenlaser, Hochrepetitionsratenlaser, Titan:Saphir-Laser, THz-Strahlung, Spektroskopie, Frequenzmetrologie
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Laserforschung und Technologie (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Physik > Festkörperlaser und Nichtlineare Optik
Hinterlegt von: Kliebisch, Oliver
Hinterlegt am:12 Nov 2018 10:26
Letzte Änderung:08 Nov 2023 10:40

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