1 天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室&光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
2 中国计量科学研究院时间频率计量研究所，北京 100029
3 国家市场监管重点实验室（时间频率与重力计量基准），北京 100029
4 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
中红外飞秒光学频率梳在天文学、药物检测、生物化学、大气检测和材料科学等领域中有着广阔的应用前景。报道了一个高功率中红外飞秒光学频率梳系统，该系统主要由掺铒光纤飞秒光学频率梳、超连续谱产生装置、双包层掺铥光纤放大器和基于透射式衍射光栅对的压缩器四部分构成。掺铒光纤光学频率梳输出平均功率为350 mW、中心波长为1565 nm、重复频率为198 MHz、脉冲宽度为55 fs的飞秒激光，并将其注入到一段正色散高非线性光纤中，产生1100~2200 nm超连续光谱。超连续光通过由掺铥光纤构成的自泵浦放大器，产生中心波长为1925 nm、平均功率为50 mW的飞秒脉冲。将此脉冲作为双包层掺铥光纤放大器的种子源，功率被放大到36.07 W，压缩后得到平均功率为22.72 W、脉冲宽度为240 fs的飞秒激光脉冲输出。
非线性光学 光学频率梳 飞秒激光 啁啾脉冲放大 中红外波段
Author Affiliations
Abstract
1 Ultrafast Laser Laboratory, Key Laboratory of Opto-Electronic Information Technical Science of Ministry of Education, School of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
2 Division of Time and Frequency Metrology, National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
3 Key Laboratory of Advanced Optical Communication System and Networks, School of Electronics Engineering and Computer Science, Peking University, Beijing 100871, China
4 College of Physics and Optoelectronics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
We demonstrate the stabilization of an optical frequency comb (OFC) using a segment of fiber delay line as a reference. A mode-locked Er-doped fiber laser is phase locked to a kilometer-long fiber delay line using three different schemes. The short-term stability of the comb modes in the OFC stabilized by these schemes is obviously enhanced, down to the level at millisecond average time. Among these three schemes, phase locking two bunches of comb modes in the OFC to the same fiber delay line exhibits the lowest residual phase noise. Fiber-delay-line-referenced OFCs can provide reliable laser sources in precise metrology owing to the advances of low cost, compactness, and high integration.
optical frequency comb delay line frequency noise Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021204
1 中国计量科学研究院时间频率所, 北京 100029
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
为了测量87Sr原子光晶格钟的钟激光频率和控制红冷却激光及光晶格激光的绝对频率，实验建立了一套掺铒光纤光学频率梳系统，并将其锁定到了氢钟参考信号上。光梳的可见光测量部分对689、698及813 nm 等特定波长功率进行了优化(在同一扩谱支路中不同时获得)，其输出光谱功率大于120 mW，单点频率下的功率在2 nm 宽度时大于200 μW。实验得到的外激光和光梳梳齿拍频信号信噪比大于30 dB(在分辨率带宽300 kHz时观测)，锁定后频率跟踪秒级稳定度优于60 mHz。
光纤光学 计量标准 光学频率梳 光谱扩展 激光稳频
1 中国计量科学研究院时间频率计量研究所, 北京 100029
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
传统532 nm波长碘稳频固体激光频标装置虽然能达到很高的频率稳定度和不确定度，但装置比较庞大，不便搬运。而对于一些对激光频率稳定度要求不高的实际应用，如绝对重力仪等，缩小装置的体积以易于搬运，成为更为关注的因素。建立一套小型化532 nm固体激光器，该系统体积小巧，易于搬运。通过与原有碘稳频532 nm固体激光标准装置的进行拍频测量实验，得到1 s的阿伦偏差为2.4×10-12，并计算得到该激光器的频率绝对值为563260223436 kHz，对应的频率不确定度为52 kHz(包含因子k=2)。该系统已被用于中国计量科学研究院的绝对重力仪中。
激光器 计量 固体激光 激光稳频
中国计量科学研究院时间频率计量研究中心， 北京 100013
中国激光
2011, 38(12): 1215003
1 中国计量科学研究院光学所, 北京100013
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津300072
基于Fourier变换的传统太赫兹时域光谱分析技术从不同长度的太赫兹信号中产生了不一致的光谱结果, 增加太赫兹时域采样长度又会造成光谱的干涉, 不利于太赫兹光谱测量的研究和应用. 应用小波变换方法对太赫兹波谱作时间—频率联合分析, 将不同时刻的太赫兹波谱展开到二维的时间-频率平面, 消除了光谱分析的不一致性和光谱干涉的影响.
太赫兹 时域光谱 光谱干涉 小波变换 Terahertz Time-domain spectroscopy Spectral interference Wavelet-transform 光谱学与光谱分析
2010, 30(12): 3169
1 中国计量科学研究院,北京 100013
2 北京大学 信息科学技术学院,北京 100871
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
光谱相位相干直接电场重建法(SPIDER)是测量飞秒脉冲激光参数快速而准确的方法。通过实验研究了SPIDER方法在实际测量时,两复制脉冲对的不同时间延迟对还原光谱相位和重建脉冲时域波形的影响。实验表明,时间延迟在0.22-1.82 ps范围内变化时,重建的脉冲时域宽度最大相对标准偏差小于2.76%。证明了光谱相位可以在较宽的时间延迟范围内得到精确的还原结果,降低了对光谱仪分辨率的要求,也简化了寻找最佳时间延迟的实验调试过程。
超快光学 飞秒激光测量 光谱干涉 相位还原
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院超快激光实验室,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300072
2 北京大学 信息科学技术学院量子信息与测量教育部重点实验室,北京 100871
研究了温度梯度控制成丝中的自压缩现象。以充有2.0×105 Pa氩气的密闭气体作为成丝介质,在焦点处加热,由热传导形成温度梯度。25 ℃,0.8 mJ能量入射输出脉冲在没有任何色散补偿手段的情况下自压缩到17 fs,其傅里叶脉冲变换极限为5.5 fs。将脉冲能量提高到2.7 mJ,在中心为450 ℃的温度梯度下,输出脉冲自压缩到19 fs,其傅里叶脉冲变换极限为14.5 fs。通过温度控制将自压缩的能量提高了近2 mJ,实现了从脉冲自压缩到单丝脉冲展宽继而多丝的过程。
超快光学 飞秒激光 温度梯度 自压缩 成丝
天津大学超快激光研究室 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300072
在对光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)硬件和软件进行深入研究的基础上，建立了光谱相位相干直接电场重构法测量系统。测量装置中，利用厚度为50 μm的非线性晶体(BBO)来保证测量装置的带宽，并对分束镜进行改进，使之引入色散减小。自行开发了一套基于Labveiw软件的光谱相位相干直接电场重构法测量系统，并能够用于实时测量。其中在还原算法中以脉冲对倍频干涉条纹中的ω τ作为线性快变项，并只对具有干涉条纹部分的频率范围进行还原相位，大大提高了光谱相位相干直接电场重构法测量的精度。用此系统测量了钛宝石激光振荡器的输出脉冲特性，并与干涉自相关比较，证实了测量的准确性。
测量 光谱相位相干直接电场重构法 飞秒激光脉冲 光谱相干 还原相位
1 天津大学,精密仪器与光电子工程学院,超快激光实验室,天津,300072
2 中国科学院,半导体研究所,北京,100083
锁模光纤激光器具有体积小、性能稳定及模式好等优点,日益受到关注.利用一种新型的透过式半导体可饱和吸收镜,实现双包层掺Yb3+光纤激光器调Q锁模脉冲激光输出.得到的脉冲调Q包络半高宽约500ns,重复频率110 kHz,平均输出功率45 mW,锁模脉冲重复频率26.7 MHz.锁模光路比反射式吸收镜更简单,易于调节,为进一步引入色散补偿元件进行飞秒脉冲的实验研究奠定了基础.
光纤激光器 调Q锁模 半导体可饱和吸收镜 双包层 Fiber laser Q-switched mode-locking SESAM Double-clad
