量子カスケードレーザーにおける自己始動する高調波周波数コム生成

光周波数コムは、マイクロ波と光領域の強固な位相コヒーレントリンクを確立し、高精度ツールとしての応用が増えている。モード間隔が大きい周波数コムは、マイクロ波フォトニクスの分野で、無線周波数の任意波形合成や、将来の無線通信ネットワークにおけるスペクトル純度の高いテラヘルツトーン生成に利用される。今回我々は、繰り返し率がテラヘルツの自己始動する高調波周波数コム生成を、量子カスケードレーザーで実証している。数十の隣接キャビティモードの抑制に起因する大きなモード間隔は、レーザーの反転分布の時間変調による利得へのパラメトリックな寄与によって生じる。この高調波コムのモード間隔は一様で、精度は中心周波数の5 × 10⁻¹²倍以内であることが、マルチヘテロダイン自己検波を使って示されている。この新しい高調波コム状態によって、量子カスケードレーザー周波数コムの応用範囲が拡大される。