近期，我校物理學(xué)院姚曉天教授團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)蔡鑫倫教授團(tuán)隊(duì)合作，在超高分辨率瞬時(shí)光頻率檢測(cè)芯片研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)工作“On-chip real-time detection of optical frequency variations with ultrahigh resolution using the sine-cosine encoder approach”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在NatureCommunications (2025, 16:3015; OI 10.1038/s41467-025-58251-1)。姚曉天（X. Steve Yao）教授和蔡鑫倫教授為論文的共同通訊作者，中山大學(xué)林忠勁副教授、河北大學(xué)碩士研究生楊宇龍和博士研究生馬曉松等人參與了該項(xiàng)工作。

光頻率變化（OFV）的實(shí)時(shí)測(cè)量對(duì)于激光穩(wěn)頻，光學(xué)計(jì)算和光學(xué)傳感等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展至關(guān)重要。傳統(tǒng)波長(zhǎng)測(cè)量設(shè)備雖然測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，但通常體積大、分辨率低、測(cè)量速度慢且價(jià)格昂貴。隨著光子集成技術(shù)應(yīng)用的不斷拓展，片上光頻率檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)日趨緊迫。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我校光信息技術(shù)創(chuàng)新中心姚曉天教授團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)光電材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蔡鑫倫教授團(tuán)隊(duì)合作，首次提出并制成了第一個(gè)基于正余弦編碼原理的光頻率檢測(cè)光子集成（PIC）芯片。該薄膜鈮酸鋰（TFLN）芯片尺寸僅為5.5 mm×2.7 mm、測(cè)量速度高達(dá)2500 THz/s（20000nm/s）、分辨率小至2MHz、測(cè)量范圍超過(guò)160nm。通過(guò)所提出的高魯棒性算法克服了器件缺陷，并確保了OFV參數(shù)的精確量化，這項(xiàng)工作開(kāi)辟了片上光頻率檢測(cè)的新途徑，并為涉及OFV測(cè)量的不同應(yīng)用提供了巨大的潛力。

河北大學(xué)光信息技術(shù)創(chuàng)新中心由姚曉天教授領(lǐng)銜成立、依托單位為物理學(xué)院。該中心重點(diǎn)開(kāi)發(fā)研究新型光譜及偏振測(cè)量技術(shù)、超窄帶寬及可調(diào)諧激光技術(shù)、微波光子感知技術(shù)、分布式感知及檢測(cè)技術(shù)、光纖角速度感知技術(shù)、三維相位成像技術(shù)以及這些技術(shù)在不同行業(yè)的應(yīng)用，主要致力服務(wù)于智能駕駛、智能電網(wǎng)、智慧醫(yī)療等新興產(chǎn)業(yè)。成立至今，中心在基于偏振串?dāng)_分析的分布式光纖傳感、基于偏振分析的光頻域反射(PA-OFDR)分布式光纖傳感、基于偏振分析的光纖陀螺(P-FOG)、基于偏振編碼的相襯成像技術(shù)、片上偏振測(cè)量和管理技術(shù)、基于偏振分析的電流/磁場(chǎng)傳感、超窄線(xiàn)寬光纖激光器、低相位噪聲掃頻光電振蕩器(OEO)、基于光學(xué)相干層析掃描(OCT)的開(kāi)拓性應(yīng)用等方面取得了系列進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Nature Communications、Photonics Research、Optics Express、Optics Letters、Journal of Lightwave Technology等光學(xué)TOP期刊并積極推進(jìn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

正余弦瞬時(shí)光頻率檢測(cè)芯片結(jié)構(gòu)及原理圖

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58251-1

(物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院供稿)