Project

Discipline

Mid IR Optical frequency combs based on QCL

Lead
Ce projet vise à développer une source intégrée basé sur des peignes de fréquences opérant dans le moyen infrarouge. Notre approche propose de combiner deux technologies du moyen infrarouge existantes : les lasers à cascade quantique avec les nouveaux micro-résonateurs cristallins.
Lay summary
But initial du projet et résultats attendus: S'appuyant sur les progrès récents du groupe, nous cherchons à explorer la génération de peigne de fréquences dans le moyen infrarouge en utilisant la conversion paramétrique de fréquence dans les résonateurs pompés par un laser à cascade quantique. Nos recherches permettront la démonstration de spectromètres à deux peignes de fréquences qui ne reposent pas sur une conversion de fréquence non linéaire. Les sources ainsi développées ouvriront la voie à une nouvelle classe d'instruments compacts, sensibles et de haute précision, pour la spectroscopie moléculaire et la métrologie temps-fréquence.   Contexte du projet: La région de l’infrarouge moyen est très intéressante pour la spectroscopie moléculaire car elle correspond aux énergies de vibration de la structure des molécules. Le spectre d'absorption dans cette région donne ainsi une "empreinte digitale" de la molécule qui permet son identification. L’approche conventionnelle utilise la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Ces derniers années, celle-ci a bénéficié des progrès réalisés sur les sources de peignes de fréquences dans le moyen infrarouge qui améliorent considérablement la vitesse d'enregistrement, la résolution et la précision des spectromètres de Fourier. Le développement de peignes de fréquences dans le moyen infrarouge est cependant encore un domaine de recherche actif car les dispositifs opérant dans cette région restent encombrants et difficiles à mettre en place.

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Last update: 24.03.2014

Active participation

Communication	Title	Media	Place	Year

Number	Title	Start	Funding scheme

The mid Infrared spectral range is also known as the molecular fingerprinting region and is of key importance in chemical analysis important in a variety areas such as chemistry and environmental monitoring. Over the past years traditional approaches to mid IR spectroscopy using FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) have been shown to benefit significantly from the development of mid IR frequency combs sources. Mid IR frequency combs provide high spectral density compared to broadband lamps, are coherent and can be focused over long distances for remote sensing applications, and provide inherent calibration capability. The development of compact mid IR frequency combs is however still an active area of research. Presently used approach mostly rely on near to mid IR frequency comb conversion. Here we propose to combine two existing mid IR technologies; quantum cascade laser based sources - which are already a commercialized technology, with emerging crystalline ultra high Q resonators. Building on recent advances of the group, we seek to explore mid IR comb generation using parametric frequency conversion in resonators pumped with a QCL laser source. Both commercial QCL external cavity diode lasers as well as novel near field coupling approaches to arrive at compact electrically driven combs will be investigated. Our research can enable the demonstration of dual comb spectrometers without the use of near to mid IR frequency conversion. The developed comb sources that combine hetero-structure gain and parametric gain in crystalline micro-resonators have applications ranging from superior light sources for conventional FTIR, to high speed dual comb spectrometers for chemical and pharmaceutical process monitoring. The research is fundamental in nature and aims at seeking new routes to mid IR comb sources.