Monolithic frequency comb spectrometers

Informations projet

MonoComb

N° de convention de subvention: 853014

DOI

10.3030/853014

Projet clôturé

Date de signature de la CE 10 Decembre 2019

Date de début 1 Février 2020

Date de fin 31 Janvier 2025

Financé au titre de

• EXCELLENT SCIENCE - European Research Council (ERC)

Coût total

€ 1 498 230,00

Contribution de l’UE

€ 1 498 230,00

Coordonné par

TECHNISCHE UNIVERSITAET WIEN
Austria

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Publications

Peer reviewed articles (28)

Spectrally resolved linewidth enhancement factor of a semiconductor frequency comb

Auteurs: Nikola Opačak; Florian Pilat; Dmitry Kazakov; Sandro Dal Cin; Georg Ramer; Bernhard Lendl; Federico Capasso; Benedikt Schwarz
Publié dans: Optica, Numéro 8/9, 2021, Page(s) 1227, ISSN 2334-2536
Éditeur: Optical Society of America
DOI: 10.1364/optica.428096

Silicon integrated terahertz quantum cascade ring laser frequency comb

Auteurs: M. Jaidl; N. Opačak; M. A. Kainz; D. Theiner; B. Limbacher; M. Beiser; M. Giparakis; A. M. Andrews; G. Strasser; B. Schwarz; J. Darmo; K. Unterrainer
Publié dans: Applied Physics Letters, Numéro 120, 2022, ISSN 0003-6951
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0078749

Synchronization of frequency combs by optical injection

Auteurs: Johannes Hillbrand, Mathieu Bertrand, Valentin Wittwer, Nikola Opačak, Filippos Kapsalidis, Michele Gianella, Lukas Emmenegger, Benedikt Schwarz, Thomas Südmeyer, Mattias Beck, and Jérôme Faist
Publié dans: Optics Express, Numéro 30, 2022, Page(s) 36087-36095, ISSN 1094-4087
Éditeur: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.456775

Coherent control of transverse modes in semiconductor laser frequency combs via radio-frequency injection

Auteurs: Sandro Dal Cin, Florian Pilat, Aleš Konečný, Nikola Opačak, Gottfried Strasser, Benedikt Schwarz
Publié dans: Applied Physics Letters, Numéro 121, 2022, Page(s) 071106, ISSN 0003-6951
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0098474

An interband cascade laser based heterodyne detector with integrated optical amplifier and local oscillator

Auteurs: Sandro Dal Cin, Andreas Windischhofer, Florian Pilat, Michael Leskowschek, Vito F. Pecile, Mauro David, Maximilian Beiser, Robert Weih, Johannes Koeth, Georg Marschick, Borislav Hinkov, Gottfried Strasser, Oliver H. Heckl, Benedikt Schwarz
Publié dans: Nanophotonics, Numéro 13, 2024, Page(s) 1759-1764, ISSN 2192-8614
Éditeur: De Gruyter
DOI: 10.1515/nanoph-2023-0762

High-speed interband cascade infrared photodetectors: photo-response saturation by a femtosecond oscillator

Auteurs: L. M. Krüger, J. Hillbrand, J. Heidrich, M. Beiser, R. Weih, J. Koeth, C. R. Phillips, B. Schwarz, G. Strasser, U. Keller
Publié dans: Optics Express, Numéro 29/9, 2021, Page(s) 14087, ISSN 1094-4087
Éditeur: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.423498

Fast Gain Dynamics in Interband Cascade Lasers

Auteurs: Florian Pilat, Andreas Windischhofer, Maximilian Beiser, Vito F. Pecile, Elizaveta Gangrskaia, Audrius Pugžlys, Robert Weih, Johannes Koeth, Andrius Baltuška, Oliver H. Heckl, Benedikt Schwarz
Publié dans: Laser & Photonics Reviews, Numéro 19, 2025, ISSN 1863-8880
Éditeur: Wiley - VCH Verlag GmbH & CO. KGaA
DOI: 10.1002/lpor.202400867

Comb operation in terahertz quantum cascade ring lasers

Auteurs: M. Jaidl, N. Opačak, M. A. Kainz, S. Schönhuber, D. Theiner, B. Limbacher, M. Beiser, M. Giparakis, A. M. Andrews, G. Strasser, B. Schwarz, J. Darmo, K. Unterrainer
Publié dans: Optica, Numéro 8/6, 2021, Page(s) 780, ISSN 2334-2536
Éditeur: Optical Society of America
DOI: 10.1364/optica.420674

Frequency Comb Generation by Bloch Gain Induced Giant Kerr Nonlinearity

Auteurs: Nikola Opačak, Sandro Dal Cin, Johannes Hillbrand, Benedikt Schwarz
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 127/9, 2021, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.127.093902

Charge Transport in Interband Cascade Lasers: An Ab‐Initio Self‐Consistent Model

Auteurs: Andreas Windischhofer, Nikola Opačak, Benedikt Schwarz
Publié dans: Laser & Photonics Reviews, Numéro 19, 2025, ISSN 1863-8880
Éditeur: Wiley - VCH Verlag GmbH & CO. KGaA
DOI: 10.1002/lpor.202400866

Active mid-infrared ring resonators

Auteurs: Dmitry Kazakov, Theodore P. Letsou, Maximilian Beiser, Yiyang Zhi, Nikola Opačak, Marco Piccardo, Benedikt Schwarz, Federico Capasso
Publié dans: Nature Communications, Numéro 15, 2024, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-023-44628-7

On-chip liquid sensing using mid-IR plasmonics

Auteurs: B. Hinkov, M. David, G. Strasser, B. Schwarz, B. Lendl
Publié dans: Frontiers in Photonics, Numéro 4, 2023, ISSN 2673-6853
Éditeur: Frontiers Media SA
DOI: 10.3389/fphot.2023.1213434

Compact vertical emitting ring interband cascade lasers for isotope-resolved CO2 sensing

Auteurs: Georg Marschick, Stefania Isceri, Rolf Szedlak, Harald Moser, Johannes P. Waclawek, Elena Arigliani, Robert Weih, Werner Schrenk, Gottfried Strasser, Borislav Hinkov, Aaron Maxwell Andrews, Bernhard Lendl, Benedikt Schwarz
Publié dans: APL Photonics, Numéro 9, 2024, ISSN 2378-0967
Éditeur: AIP Publishing
DOI: 10.1063/5.0221189

Hot-cavity linewidth enhancement factor of a quantum cascade laser

Auteurs: Florian Pilat, Nikola Opačak, Sandro Dal Cin, Andreas Windischhofer, Etienne Giraud, Sargis Hakobyan, Richard Maulini, Antoine Muller, Pierre Jouy, Pitt Allmendinger, Benedikt Schwarz
Publié dans: Optics & Laser Technology, Numéro 182, 2024, Page(s) 112112, ISSN 0030-3992
Éditeur: Elsevier BV
DOI: 10.1016/j.optlastec.2024.112112

Defect-engineered ring laser harmonic frequency combs

Auteurs: Dmitry Kazakov; Nikola Opačak; Maximilian Beiser; Alexey Belyanin; Benedikt Schwarz; Marco Piccardo; Federico Capasso
Publié dans: Optica, Numéro 8/10, 2021, Page(s) 1277, ISSN 2334-2536
Éditeur: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/optica.430896

Engineering the spectral bandwidth of quantum cascade laser frequency combs

Auteurs: Maximilian Beiser, Nikola Opačak, Johannes Hillbrand, Gottfried Strasser, Benedikt Schwarz
Publié dans: Optics Letters, Numéro 46/14, 2021, Page(s) 3416, ISSN 0146-9592
Éditeur: Optical Society of America
DOI: 10.1364/ol.424164

Interband cascade technology for energy-efficient mid-infrared free-space communication

Auteurs: Pierre Didier, Hedwig Knötig, Olivier Spitz, Laurent Cerutti, Anna Lardschneider, Elie Awwad, Daniel Diaz-Thomas, A. N. Baranov, Robert Weih, Johannes Koeth, Benedikt Schwarz, Frédéric Grillot
Publié dans: Photonics Research, Numéro 11, 2023, Page(s) 582, ISSN 2327-9125
Éditeur: Optica Publishing Group
DOI: 10.1364/prj.478776

Direct measurement of current-dependent optical losses in interband cascade lasers

Auteurs: Mikołaj Piotrowski, Andreas Windischhofer, Johannes Fuchsberger, Elena Arigliani, Mauro David, Kristina Herzanova, Josephine Nauschütz, Robert Weih, Rolf Szedlak, Gottfried Strasser, Benedikt Schwarz
Publié dans: Applied Physics Letters, Numéro 125, 2024, ISSN 0003-6951
Éditeur: American Institute of Physics
DOI: 10.1063/5.0243370

High-speed quantum cascade detector characterized with a mid-infrared femtosecond oscillator

Auteurs: Johannes Hillbrand, Léonard Matthieu Krüger, Sandro Dal Cin, Hedwig Knötig, Jonas Heidrich, Aaron Maxwell Andrews, Gottfried Strasser, Ursula Keller, Benedikt Schwarz
Publié dans: Optics Express, Numéro 29/4, 2021, Page(s) 5774, ISSN 1094-4087
Éditeur: Optical Society of America
DOI: 10.1364/oe.417976

Hybridized Soliton Lasing in Coupled Semiconductor Lasers

Auteurs: Theodore P. Letsou, Dmitry Kazakov, Pawan Ratra, Lorenzo L. Columbo, Massimo Brambilla, Franco Prati, Cristina Rimoldi, Sandro Dal Cin, Nikola Opačak, Henry O. Everitt, Marco Piccardo, Benedikt Schwarz, Federico Capasso
Publié dans: Physical Review Letters, Numéro 134, 2025, ISSN 0031-9007
Éditeur: American Physical Society
DOI: 10.1103/physrevlett.134.023802

Intensity noise and modulation dynamics of an epitaxial mid-infrared interband cascade laser on silicon

Auteurs: H. Kim, P. Didier, S. Zaminga, D. A. Díaz-Thomas, A. N. Baranov, J. B. Rodriguez, E. Tournié, H. Knötig, B. Schwarz, L. Cerutti, O. Spitz, F. Grillot
Publié dans: APL Photonics, Numéro 9, 2024, ISSN 2378-0967
Éditeur: AIP Publishing
DOI: 10.1063/5.0214252

Beyond Karl Fischer titration: a monolithic quantum cascade sensor for monitoring residual water concentration in solvents

Auteurs: Florian Pilat, Benedikt Schwarz, Bettina Baumgartner, Daniela Ristanić, Hermann Detz, Aaron M. Andrews, Bernhard Lendl, Gottfried Strasser, Borislav Hinkov
Publié dans: Lab on a Chip, Numéro 23, 2024, Page(s) 1816-1824, ISSN 1473-0197
Éditeur: Royal Society of Chemistry
DOI: 10.1039/d2lc00724j

Pushing the Room Temperature Continuous-Wave Operation Limit of GaSb-Based Interband Cascade Lasers beyond 6 µm

Auteurs: Josephine Nauschütz, Hedwig Knötig, Robert Weih, Julian Scheuermann, Johannes Koeth, Sven Höfling, Benedikt Schwarz
Publié dans: Laser & Photonics Reviews, Numéro 2200587, 2023, Page(s) 1-6, ISSN 1863-8899
Éditeur: John Wiley & Sons, Ltd
DOI: 10.1002/lpor.202200587

Nozaki–Bekki solitons in semiconductor lasers

Auteurs: Nikola Opačak, Dmitry Kazakov, Lorenzo L. Columbo, Maximilian Beiser, Theodore P. Letsou, Florian Pilat, Massimo Brambilla, Franco Prati, Marco Piccardo, Federico Capasso, Benedikt Schwarz
Publié dans: Nature, Numéro 625, 2024, Page(s) 685-690, ISSN 0028-0836
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41586-023-06915-7

Cluster synchronization in a semiconductor laser

Auteurs: Dmitry Kazakov, Nikola Opačak, Florian Pilat, Yongrui Wang, Alexey Belyanin, Benedikt Schwarz, Federico Capasso
Publié dans: APL Photonics, Numéro 9, 2024, Page(s) 026104, ISSN 2378-0967
Éditeur: API Publisching
DOI: 10.1063/5.0187078

Mode-locked short pulses from an 8 μm wavelength semiconductor laser

Auteurs: Johannes Hillbrand, Nikola Opačak, Marco Piccardo, Harald Schneider, Gottfried Strasser, Federico Capasso, Benedikt Schwarz
Publié dans: Nature Communications, Numéro 11/1, 2020, ISSN 2041-1723
Éditeur: Nature Publishing Group
DOI: 10.1038/s41467-020-19592-1

Mitigating Valence Intersubband Absorption in Interband Cascade Lasers

Auteurs: Hedwig Knötig; Josephine Nauschütz; Nikola Opačak; Sven Höfling; Johannes Koeth; Robert Weih; Benedikt Schwarz
Publié dans: Laser & Photonics Reviews, Numéro 2200156, 2022, ISSN 1863-8880
Éditeur: Wiley - VCH Verlag GmbH & CO. KGaA
DOI: 10.1002/lpor.202200156

Impact of higher-order dispersion on frequency-modulated combs

Auteurs: Nikola Opačak, Barbara Schneider, Jérôme Faist, Benedikt Schwarz
Publié dans: Optics Letters, Numéro 49, 2024, Page(s) 794, ISSN 0146-9592
Éditeur: Optical Society of America
DOI: 10.1364/ol.509529

Thesis and dissertations (7)

Numerical aspects of QCL frequency comb modeling

Auteurs: Roland Strieder
Publié dans: Master thesis, 2024
Éditeur: TU Wien
DOI: 10.34726/hss.2024.122363

Interband cascade Infrared photodetectors for high-speed applications

Auteurs: Anna Lardschneider
Publié dans: Master thesis, 2022
Éditeur: TU Wien
DOI: 10.34726/hss.2022.107221

Interband cascade lasers and detectors : from active region design to devices

Auteurs: Hedwig Knötig
Publié dans: PhD thesis, 2022
Éditeur: TU Wien
DOI: 10.34726/hss.2022.104662

Engineering high bandwidth semiconductor mid-infrared frequency combs

Auteurs: Maximilian Beiser
Publié dans: PhD Thesis, 2023
Éditeur: TU Wien
DOI: 10.34726/hss.2023.113224

The origin of frequency combs in free-running quantum cascade lasers

Auteurs: Nikola Opacak
Publié dans: PhD thesis, 2022
Éditeur: TU Wien
DOI: 10.34726/hss.2022.103442

Monolithic integrated free standing waveguides for on-chip gas sensing applications based on quantum cascade devices

Auteurs: Johannes Fuchsberger
Publié dans: Master thesis, 2023
Éditeur: TU Wien
DOI: 10.34726/hss.2023.114404

From High-Performance Detectors to Surface Emitting Rings: Integrating miniaturized Spectroscopic Technologies on a Chip

Auteurs: Georg Marschick
Publié dans: PhD Thesis, 2025
Éditeur: TU Wien
DOI: 10.34726/hss.2025.127681

Other (2)

High-power quantum walk frequency combs

Auteurs: Theodore P. Letsou, Johannes Fuchsberger, Nikola Opačak, Dmitry Kazakov, Benedikt Schwarz, Federico Capasso
Publié dans: arxiv, 2025
Éditeur: Cornell University

Driven bright solitons on a mid-infrared laser chip

Auteurs: Dmitry Kazakov, Theodore P. Letsou, Marco Piccardo, Lorenzo L. Columbo, Massimo Brambilla, Franco Prati, Sandro Dal Cin, Maximilian Beiser, Nikola Opačak, Pawan Ratra, Michael Pushkarsky, David Caffey, Timothy Day, Luigi A. Lugiato, Benedikt Schwarz, Federico Capasso
Publié dans: Accepted for publication by Nature, 2025, ISSN 0028-0836
Éditeur: Arxiv (Accepted for publication by Nature)