論文の概要: Vector spectrometer with Hertz-level resolution and super-recognition
capability
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.09752v2
- Date: Wed, 6 Mar 2024 15:45:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-07 17:25:05.186297
- Title: Vector spectrometer with Hertz-level resolution and super-recognition
capability
- Title（参考訳）: ヘルツレベル分解能と超認識能力を備えたベクトル分光計
- Authors: Ting Qing, Shupeng Li, Huashan Yang, Lihan Wang, Yijie Fang, Xiaohu
Tang, Meihui Cao, Jianming Lu, Jijun He, Junqiu Liu, Yueguang Lyu, Shilong
Pan
- Abstract要約: 高分解能光学分光計は、信号の複雑な特性を明らかにすること、レーザー周波数を決定すること、物理定数を測定すること、物質を同定すること、バイオセンシングの応用を進めるために重要である。
本稿では、広帯域光周波数ホッピング、超微細マイクロ波-フォトニック走査、ベクトル検出を組み合わせた超高分解能ベクトル分光計を提案する。
サブHzライン幅とHzレベルの周波数安定性、それぞれ4桁と6桁の改善を実現し、可変波長ホッピングレーザーを開発した。
ベクトル分光計は、前例のない2Hzの周波数分解能を示す
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.029193237673837
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: High-resolution optical spectrometers are crucial in revealing intricate
characteristics of signals, determining laser frequencies, measuring physical
constants, identifying substances, and advancing biosensing applications.
Conventional spectrometers, however, often grapple with inherent trade-offs
among spectral resolution, wavelength range, and accuracy. Furthermore, even at
high resolution, resolving overlapping spectral lines during spectroscopic
analyses remains a huge challenge. Here, we propose a vector spectrometer with
ultrahigh resolution, combining broadband optical frequency hopping, ultrafine
microwave-photonic scanning, and vector detection. A programmable
frequency-hopping laser was developed, facilitating a sub-Hz linewidth and
Hz-level frequency stability, an improvement of four and six orders of
magnitude, respectively, compared to those of state-of-the-art tunable lasers.
We also designed an asymmetric optical transmitter and receiver to eliminate
measurement errors arising from modulation nonlinearity and multi-channel
crosstalk. The resultant vector spectrometer exhibits an unprecedented
frequency resolution of 2 Hz, surpassing the state-of-the-art by four orders of
magnitude, over a 33-nm range. Through high-resolution vector analysis, we
observed that group delay information enhances the separation capability of
overlapping spectral lines by over 47%, significantly streamlining the
real-time identification of diverse substances. Our technique fills the gap in
optical spectrometers with resolutions below 10 kHz and enables vector
measurement to embrace revolution in functionality.
- Abstract（参考訳）: 高分解能光分光計は、信号の複雑な特性の解明、レーザー周波数の決定、物理定数の測定、物質の同定、バイオセンシングの進歩に不可欠である。
しかし、従来の分光計は、しばしばスペクトル分解能、波長範囲、精度のトレードオフに対処する。
さらに、高分解能でも分光分析中に重なり合うスペクトル線を解消することは大きな課題である。
本稿では、広帯域光周波数ホッピング、超微細マイクロ波光走査、ベクトル検出を組み合わせた超高分解能ベクトル分光計を提案する。
プログラム可能な周波数ホッピングレーザーを開発し, サブhzライン幅とhzレベルの周波数安定性, それぞれ4桁と6桁の改善を, 最先端の波長可変レーザーと比較した。
また、変調非線形性やマルチチャネルクロストークによる測定誤差を除去する非対称光送信機と受信機を設計した。
結果として得られるベクトル分光計は、前例のない2Hzの周波数分解能を示し、33nmの範囲を4桁超えた。
高分解能ベクトル解析により,重なり合うスペクトル線の分離能力が47%以上向上し,多種多様な物質のリアルタイム同定が大幅に合理化していることがわかった。
この技術は、10khz以下の解像度で光学分光計のギャップを埋め、ベクター計測が機能に革命をもたらす。
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