光頻梳(OFC)是在寬頻譜上發光的器件，由頻率空間中的等距峰值組成。這些峰值之間的距離是固定的，通常由一列超短脈沖的脈沖重復率決定，它們可以用作頻梳光譜的頻域標尺。

在中紅外光譜範圍內，具有專門設計的光學色散的量子級聯激光器已被證明可以發射出廣泛而強大的光頻梳（OFC）。與超短脈沖激光器一樣，QCL頻梳的模式間距是由腔體長度決定的。然而，在QCL的情況下，時域中的周期性調製是FM型的，而不是AM型的，且輸出功率是恒定的。

寬增益激光器的寬而平坦的增益光譜使它們適合作為頻率梳運行。由於可以發生梳狀操作的工作範圍對異質結構的精細結構很敏感，每個QCL梳都要經過測試和鑒定。

QCL梳是一個獨立的設備，因為它將泵浦激光器和微腔集成在其波導中，與其他梳狀技術相反。這使得它可以成為一個很緊湊的梳狀光源。基於QCL技術，梳狀設備可以在所有的MWIR和LWIR範圍內製造。

雙梳狀光譜學依賴於兩個OFC，一個樣品和一個本地振蕩（LO）梳，梳狀間隔略有不同。兩個這樣的梳的外差拍頻譜由等距的峰值組成，這些峰值映射了RF域中的激光光譜。。

雖然使用法布裏-珀羅標準具的QCL也展示了類似的技術，但在梳狀系統中工作的QCL的模間拍頻要窄得多，允許在光學檢波器的射頻帶寬內堆疊更多數量的拍頻，從而獲得更高的分辨率和/或更寬的頻譜帶寬。

基於QCL的雙梳狀光譜提供了在μs量級的極短采集時間內（即準實時）在幾十cm-1的寬光譜範圍內獲取高分辨率光譜的可能性。該技術結合了DFB-QCL的窄線寬和無跳模調諧的優點，以及外腔QCL的寬光譜範圍覆蓋。

主要特點

• 設備緊湊而堅固

• 中紅外光譜範圍

• 每個梳齒的功率在mW級

•恒定輸出功率的FM調製輸出

• 掃頻帶寬>1 FSR

• 直接產生MWIR和LWIR輻射，光電轉換效率高

• 可封裝在HHL或LLH外殼中

主要應用

• 雙梳光譜學

• 計量學

• 化學傳感

頻率梳狀激光器的射頻頻譜顯示，在 339 mA 的 am 工作電流下進行梳狀操作

頂部 : 兩個典型的頻梳激光器的重疊光譜。

底部：兩個梳狀激光器的多重外差跳動光譜，光譜跨度為46cm-1，FWHM為400kHz。

來源：Y. Bidaux et.al., Plasmon-enhanced waveguide for dispersion compensation in mid-infrared quantum cascade laser frequency combs, Optics Letter page 1604, vol. 42, n° 8, 2017