研制了一种小型化的自适应双光梳系统。双光梳的种子源为两台重复频率均为77.2 MHz左右的掺铒光纤振荡器,重复频率差为180 Hz,经过两级掺铒光纤放大后注入高非线性光纤进行光谱展宽,展宽后光谱覆盖范围为1200~1700 nm。为了补偿两台振荡器之间的拍频信号中所包含的载波包络偏移频率差和重复频率差的不稳定性,利用两台中心波长分别为1550 nm和1564 nm的连续激光器和两台光纤振荡器进行拍频,可得到四路拍频信号。对四路拍频信号引入了压电陶瓷传感器电压反馈和多级温度反馈,最终获得了稳定的拍频信号,拍频信号的标准差为0.19 MHz。所研制的自适应双光梳系统样机尺寸为80 cm×67 cm×8 cm,整体质量小于30 kg,为其在室外更广泛的应用提供了解决方案。

实验研究了基于超连续谱滤波的可调谐双色同步皮秒脉冲产生技术,将全保偏掺铒锁模光纤激光器输出的脉冲分为两路,其中一路耦合到高非线性光纤,获得了覆盖掺镱光纤发射谱带的超连续谱,通过结合窄带可调谐滤波器和全保偏掺镱放大器,实现了平均功率为70 mW,脉冲宽度为4.0 ps,中心波长为1025~1055 nm的可调谐脉冲。掺铒光纤激光器的另一路输出光经过窄带滤波器和掺铒光纤放大器,实现了中心波长为1580 nm,平均功率为200 mW,脉冲宽度为4.2 ps的激光输出。上述基于超连续谱滤波的可调谐双色皮秒脉冲具有良好的同步特性,可以作为相干反斯托克斯拉曼散射的泵浦光和斯托克斯光。研究发现,选取超连续谱平坦位置的光谱成分作为掺镱放大器的种子光时,脉冲幅值及平均功率抖动更小,相对强度噪声更低。

搭建了基于非线性放大环形镜的全保偏掺铒光纤激光器,它可为光梳系统在室外环境中的应用提供稳定运行的光学振荡源。在实验上,通过两级光学预放大及高非线性光纤获得了1000~2300 nm的超连续谱,采用共线型f-2f干涉仪检测到的载波包络偏移频率f0的信噪比高达35 dB。研究了腔内净色散和f0线宽的关系,并将自由运转状态下的f0线宽窄化至5 kHz。将光梳系统的主要参数(重复频率fr和载波包络偏移频率f0)溯源至同一台铷原子钟,锁定后所测标准偏差分别为780 μHz和308 mHz。该光纤光梳系统具有集成度高、体积小的特点。