【聚焦激光】光频梳应用-Menhir 飞秒激光器

2023-10-26 15:27:34, 聚焦光电前沿领域 北京先锋泰坦科技有限公司


编辑丨瑞秋

发布丨先锋科技

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本期摘要:光频梳-Menhir飞秒激光器

本期关键词:激光器,光学频率梳

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光学频率梳(OFC-OPTICAL FREQUENCY COMB)是一种在力学上类似于齿轮的光子工具。它将光学频域(THz)连接到众所周知的微波域(MHz–GHz)。这保证了相差50多年的频率之间的“一对一”对应关系,并使超高光学频率能够用标准电子器件直接解决。这保证了频率之间的“一对一”对应,这些频率相差超过五个数量级,并且能够使用标准电子设备直接解析超高光学频率。

光频梳获得过诺贝尔奖,技术应用在各个领域,包括工业和科研,都有很多的应用。例如:频率梳光谱学、精密频率传输、距离测量或低噪声信号生成。

其实,一个频率梳仅仅由两个参数以及一个简单的方程来定义:

fn = fCEO + n·frep

n: comb line number (1)

一个被动锁模激光器的光谱已经是一个以激光载波频率为中心的等间隔傅里叶线的序列。为了将其转变为稳定的频率梳,可以自参考激光以便测量 fCEO和frep 并将其稳定在固定值。

▲图1

世界各地的科研团队基本都在用上图(图 1)的方案来搭建光频梳光学实验平台。

下图(图2)的实验结果特别使用了1.0 GHz的MENHIR-1550激光器,结果来看fCEO和frep都具有超低残余噪声。"f-2f"干涉仪为 fCEO的稳定提供了一个误差信号,使得1.0 GHz载波的积分相位噪声低于500 mrad(100 Hz - 10 MHz)。使用超稳定的CW激光对frep进行额外的稳定,可以将整体激光噪声降低到每个梳线低于50 mrad (100 Hz - 10 MHz)。

▲图2

这些结果表明,MENHIR-1550激光器可以将最先进的光学频率梳推向一个新的精密水平。

不是所有的梳状线都具有相等的功率,这是由于激光的频谱有限。图2(左侧)显示了一个典型的MENHIR-1550激光器的功率谱。图2(右侧)显示了单个梳状线,它是功率谱中心的一个放大区域。每个梳状线的自由运行线宽小于20 kHz。光学频率梳(OFC)频谱在-20 dBc带宽内包含大约一百万条单独的谱线。

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