Hoppa till innehåll
EN In english

Spektrsopskopi med integrerade optiska frekvenskammar

Diarienummer
FID16-0011
Projektledare
Zelan, Martin
Start- och slutdatum
180101-221231
Beviljat belopp
2 500 000 kr
Förvaltande organisation
RISE Borås
Forskningsområde
Informations-, kommunikations- och systemteknik

Summary

Optical frequency combs are the most precise lasers for metrology ever developed and are among other things, particular interesting for molecular gas sensing. Their impact was recognized by the Nobel Prize in 2005 and within a few years they have become commercially available. However, frequency combs still require expert training and maintenance, which has hampered a widespread use of this technology within the non-laser community. This project focuses on overcoming these challenges by the development of a dual-comb spectrometer on a single photonic chip that will dramatically simplify the operation, thereby enabling in the future the realization of precision spectroscopy outside the laboratory environment. We have structured a comprehensive work plan for a PhD student divided in four interrelated work packages. The topics cover the development of the basic technology platform, theoretical modelling, system demonstration, as well as training in close collaboration with the Swedish industry. The proposed research builds upon the complimentary expertise of the parties involved. The main tangible outcomes will be an awarded PhD and scientific results that will be published in the most reputed peer-reviewed journals. The student will be embedded in a broad international network, acquire significant expertise in ultrafast optics and develop a set of relevant complimentary skills that will qualify for a position of responsibility in either industry or academia.

Populärvetenskaplig beskrivning

En optisk frekvenskam är en avancerad typ av laser som i motsats till konventionella lasrar innehåller många olika färger, eller rättare sagt frekvenser. Även om denna teknik varit tillgänglig länge gjordes det stora framsteget år 2000 då frekvenser kunde stabilisera. Detta har lett till en forskningsrevolution inom optisk mätteknik. Tillämpningsområdena för tekniken är många, och innefattar i praktiken alla områden där högprecisionsmätningar av ljus är viktiga, exempelvis inom laser spektroskopi och kommunikation. Som ett bevis för potentialen i tekniken belönades arbetet med frekvenskammar med 2005 års Nobelpris i fysik. Men trots dessa stora framsteg har frekvenskammar hittills haft ett litet genomslag inom kommersiella applikationer, huvudsakligen pga. att systemen fortfarande är komplexa, dyra och kräver kvalificerade personal för att hantera. I det här projektet är målsättningen att utveckla integrerat system och påvisa möjligheten att göra tekniken tillgänglig och användbar utanför kontrollerade laboratorium. Med en gemensam institutsdoktorand kommer vi att utnyttja de kompletterande kompetenserna som finns på RISE inom fiber baserade frekvenskammar med Chalmers egenutvecklade fotonik-plattform. För att försäkra sig om att utvecklingen i projektet är relevant för industri och applikationer, är en industripartner aktivt kopplad till arbetet. Thorlabs Sweden AB med expertis inom optik, kommer agera rådgivare och värd för doktoranden under delar av andra halvan av projekttiden. Under denna tid är målet att ta fram konkreta riktlinjer för att den utvecklade tekniken ska kunna kommersialiseras för industriella applikationer. Förutom de detaljerade och tekniska målen är målsättningen att projektet ska utbilda en modern och konkurrenskraftig forskare inom ett teknikområde med stora framtidsmöjligheter inom både akademi och industri. Projektet kommer också bidra till att stärka samverkan mellan SP och Chalmers och starkt bidra till att stödja uppbyggnaden av forskning inom området optisk mätteknik och frekvenskammar i Sverige.