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上海交大何祖源、樊昕昱教授团队在宽带高分辨率光谱测量方面取得重要进展
近日，上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系何祖源、樊昕昱教授团队提出将电光梳与回音壁散斑图案相结合的方案，实现了宽带高分辨率光谱测量。相关成果以“Whispering-gallery-mode barcode-based broadband sub-femtometer-resolution spectroscopy with an electro-optic frequency comb”（基于回音壁条形码和电光梳的宽带亚飞米分辨率光谱测量）为题发表在《Advanced Photonics》（先进光子学）上。
光谱学在分子和原子结构研究中扮演着关键角色，在传感、环境研究、医学诊断等领域发挥着重要作用。光谱仪和光频梳技术都是进行光谱测量的常用方案。然而，受制于现有光谱仪和光频梳技术的实现机制，宽带亚飞米分辨率光谱测量的实现仍面临巨大挑战。
结合电光梳和WGM散斑的光谱测量技术的原理示意图
本文提出将散斑图案与电光梳相结合的宽带高分辨率光谱测量方案。通过调谐探测激光产生的超精细电光梳谱线记录样品的谱图，使分辨率达到亚飞米级。基于回音壁模式（Whispering-gallery-mode, WGM）的散斑图案（或称“WGM条形码”）对探测激光和超稳激光的频率实现了精准连接，将测量带宽扩大至电光梳带宽的上千倍。该方法利用光纤激光器展示了0.8fm的高分辨率，利用可调谐的外腔激光器展示了80nm的宽带，并实现了超高Q值谐振腔和气体分子吸收的光谱测量。
高Q值F-P腔反射光谱测量
利用系统的高分辨率，研究团队展示了对高Q值F-P腔的谱线测量结果。所测量的超高Q值光纤腔由两个光纤布拉格光栅组成，其反射谱的谱宽约为60GHz。测得光纤腔的自由频谱范围为105.6MHz。此外，团队采用1MHz梳齿间隔的电光梳对H13CN气体的吸收谱线进行了测量，并将测量结果与标准数据库的参考结果进行比较。研究团队通过结合超精细电光梳和散斑波长计高分辨率特性，突破了超精细电光梳的带宽限制。这种紧凑、高分辨率和宽带特性系统将为探索物理学领域和精确生物化学传感开拓广阔的应用前景。
H13CN气体吸收光谱测量
从左到右依次为徐炳鑫、万阳阳、樊昕昱、何祖源
德国马克斯普朗克研究所博士后徐炳鑫和上海交大电院电子工程系博士后万阳阳为论文的共同第一作者，樊昕昱教授为通讯作者，何祖源教授对研究工作进行了指导。该工作得到国家自然科学基金等项目资助。
何祖源教授创立的智能光子学研究中心（CIP）致力于光传感、光互连和光计算领域的研究发展，近年来在Laser & Photonics Reviews、Advanced Photonics、Photonics Research、Light: Advanced Manufacturing等国际期刊上发表了一系列高水平论文。
Advanced Photonics（AP）创刊于2019年，是一本重点关注新兴光学领域的基础与应用研究成果、聚焦最新及快速发展的光学与光子学学科的国际OA期刊。期刊入选中国科协高起点新刊计划，2021年被SCI收录，2023年影响因子17.3，在全球100种JCR光学期刊中位列第4（Q1区），中国科学院一区。