近期，我校物理学院姚晓天教授团队与中山大学蔡鑫伦教授团队合作，在超高分辨率瞬时光频率检测芯片研究方面取得重要进展。相关工作“On-chip real-time detection of optical frequency variations with ultrahigh resolution using the sine-cosine encoder approach”以河北大学为第一单位发表在NatureCommunications (2025, 16:3015; OI 10.1038/s41467-025-58251-1)。姚晓天（X. Steve Yao）教授和蔡鑫伦教授为论文的共同通讯作者，中山大学林忠劲副教授、河北大学硕士研究生杨宇龙和博士研究生马晓松等人参与了该项工作。
光频率变化（OFV）的实时测量对于激光稳频，光学计算和光学传感等应用领域的发展至关重要。传统波长测量设备虽然测量结果准确，但通常体积大、分辨率低、测量速度慢且价格昂贵。随着光子集成技术应用的不断拓展，片上光频率检测技术的研发日趋紧迫。
为实现这一目标，我校光信息技术创新中心姚晓天教授团队与中山大学光电材料与技术国家重点实验室蔡鑫伦教授团队合作，首次提出并制成了第一个基于正余弦编码原理的光频率检测光子集成（PIC）芯片。该薄膜铌酸锂（TFLN）芯片尺寸仅为5.5 mm×2.7 mm、测量速度高达2500 THz/s（20000nm/s）、分辨率小至2MHz、测量范围超过160nm。通过所提出的高鲁棒性算法克服了器件缺陷，并确保了OFV参数的精确量化，这项工作开辟了片上光频率检测的新途径，并为涉及OFV测量的不同应用提供了巨大的潜力。
河北大学光信息技术创新中心由姚晓天教授领衔成立、依托单位为物理学院。该中心重点开发研究新型光谱及偏振测量技术、超窄带宽及可调谐激光技术、微波光子感知技术、分布式感知及检测技术、光纤角速度感知技术、三维相位成像技术以及这些技术在不同行业的应用，主要致力服务于智能驾驶、智能电网、智慧医疗等新兴产业。成立至今，中心在基于偏振串扰分析的分布式光纤传感、基于偏振分析的光频域反射(PA-OFDR)分布式光纤传感、基于偏振分析的光纤陀螺(P-FOG)、基于偏振编码的相衬成像技术、片上偏振测量和管理技术、基于偏振分析的电流/磁场传感、超窄线宽光纤激光器、低相位噪声扫频光电振荡器(OEO)、基于光学相干层析扫描(OCT)的开拓性应用等方面取得了系列进展，相关研究结果发表在Nature Communications、Photonics Research、Optics Express、Optics Letters、Journal of Lightwave Technology等光学TOP期刊并积极推进行业产业应用。
正余弦瞬时光频率检测芯片结构及原理图
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58251-1
(物理科学与技术学院、科学与技术创新研究院供稿)
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