Nanophotonics
(Jan 2024)
Ultra-sensitive heterodyne detection at room temperature in the atmospheric windows
Saemian Mohammadreza,
Del Balzo Livia,
Gacemi Djamal,
Todorov Yanko,
Rodriguez Etienne,
Lopez Olivier,
Darquié Benoit,
Li Lianhe,
Davies Alexander Giles,
Linfield Edmund,
Vasanelli Angela,
Sirtori Carlo
Affiliations
Saemian Mohammadreza
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, 75005Paris, France
Del Balzo Livia
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, 75005Paris, France
Gacemi Djamal
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, 75005Paris, France
Todorov Yanko
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, 75005Paris, France
Rodriguez Etienne
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, 75005Paris, France
Lopez Olivier
Laboratoire de Physique des Lasers, CNRS, Université Sorbonne Paris Nord, 93430Villetaneuse, France
Darquié Benoit
Laboratoire de Physique des Lasers, CNRS, Université Sorbonne Paris Nord, 93430Villetaneuse, France
Li Lianhe
School of Electronics and Electrical Engineering, University of Leeds, Woodhouse Lane, LeedsLS2 9JT, UK
Davies Alexander Giles
School of Electronics and Electrical Engineering, University of Leeds, Woodhouse Lane, LeedsLS2 9JT, UK
Linfield Edmund
School of Electronics and Electrical Engineering, University of Leeds, Woodhouse Lane, LeedsLS2 9JT, UK
Vasanelli Angela
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, 75005Paris, France
Sirtori Carlo
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité, 75005Paris, France
DOI
https://doi.org/10.1515/nanoph-2023-0787
Journal volume & issue
Vol. 13,
no. 10
pp.
1765
– 1772
Abstract
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We report room temperature heterodyne detection of a quantum cascade laser beaten with a local oscillator on a unipolar quantum photodetector in two different atmospheric windows, at 4.8 µm and 9 µm. A noise equivalent power of few pW is measured by employing an active stabilization technique in which the local oscillator and the signal are locked in phase. The measured heterodyne noise equivalent power is six orders of magnitude lower than that obtained with direct detection.
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