搭建简易1GHz低噪声光频梳系统

搭设简便1GHz低背景噪声光频梳系统软件

光学材料反应频繁梳因有着高计算精度、高灵敏性度、抓判别率的特质，为光学材料反应电子层钟、五金机械光谱分析图在测量、阿秒生物学等业务领域展示了种平稳可靠的光波-微波加热通信射频转为软件。飞秒光梳留存论上都是组专项 的飞秒电脉冲造成的光，它在时域上都是系类期限长度在飞秒档次的超短电脉冲造成的，在频域上都是系类时间间隔完全相同、地方统一、有着极宽光谱分析图依据的暖色谱线。飞秒光梳做到了其频繁覆盖住依据内大多数光波长的随便锁死并可追溯至微波加热通信射频频繁基准线，形成起了光波频繁和微波加热通信射频频繁的随便结合。立于飞秒锁模激光手术器，现在常见可以确认锁死其重叠频繁(frep)和载波包络偏差频繁(fceo)来会使光梳梳齿平稳。也许操作频繁说出100 MHz重叠频繁的光频梳正处于称得上那种完美的技术水平，但重叠频繁为GHz的发梳一样留存着一大批挑戰。

先要，传统化的离子束器系统架构难以建设低背景躁声且重覆概率> 0.5 GHz的谐振架构。或许近年，Menhir Photonics指出其MENHIR-1550飞秒离子束器行最为飞秒电磁光梳的固定泛光灯输出模块。其行在100 MHz至5 GHz的重覆概率下所产生超高背景躁声的锁模电磁，且转为的每个根概率梳线瓦数都达到50 μW。通过不过验室所提拱的材料，通过该离子束器所演变成的光梳行保持线宽< 20 kHz，信噪比> 70 dbc。

图1    的频率梳线表示图

其次，锁定fceo的f-2f自参考过程通常要求激光拥有至少1 nJ的脉冲能量(即frep频率= 1 GHz时，平均功率>&nbsp;1 W)，这样才能方便与干涉仪进行高精度对准。而zui近，OCTave Photonics与Vescent Photonics合作，开发了一项新的整合与封装技术。利用该项技术，光频梳偏频锁定模块(COSMO)为检测激光频率梳的载波包络偏频提供了一种紧凑的单箱解决方案。COSMO模块利用纳米光子波导技术将光限制在~ 1 μm的模式直径。借助强烈的非线性光学效应，使得COSMO模块允许以小于200 pJ (即frep频率=1 GHz时，平均功率< 200 mW)的脉冲能量精确检测fceo。zui后，由于1 GHz重复频率的频率梳的fceo可以从DC变化至500 MHz，因此为激光提供快速反馈所需的电子设备并非微不足道。新的Vescent Photonics SLICE偏移锁相(SLICE-OPL)盒提供了一种直接的反馈解决方案，可在高达10 GHz的频率下反馈稳定fceo。

图2    1 GHz 1550 nm简宜光频梳操作系统可用于

Menhir Photonics、Octave Photonics和Vescent Photonics的这三种突破性技术结合在一起，便简单形成了一个1 Ghz低噪声飞秒激光频率梳系统。在这个系统中，wan 全稳定的激光频率梳可以在几分钟而不是几天内构建出来。各个光学模块间由保偏光纤相互连接，以简化组装难度并减少热漂移。

我们将放大器输出连接到COSMO模块，并调整放大器以提供zui强的fceo信号。在300 kHz分辨率带宽下，fceo的信噪比约为36 dB，在100 kHz分辨率带宽下，信噪比约为42 dB(图3)。这样的信噪比数据对于fceo所需的精确可靠的锁定来说绰绰有余。然后，我们将fceo电信号连接到Vescent SLICE-OPL并开始反馈控制，这使得我们能够将fceo锁定到任意RF频率(图3，右侧蓝色曲线)。当我们增加反馈的增益时，我们看到fceo的中心变窄，“相干尖峰"出现在中心(图3，右侧橙色曲线)。这表明我们实现了fceo的精确锁相。在fceo锁中观察到的环内剩余相位噪声如图4所示，证实了对频率低于40 khz的相位噪声有很强的抑制作用。

图3    使用COSMO单元检测载波包络偏移频率fceo峰值

图4    锁定fceo的环内相位噪声

利用Menhir Photonics的MENHIR-1550激光器，Octave Photonics的光频梳偏频锁定模块(COSMO)和Vescent Photonics的SLICE-OPL锁相反馈模块，可以轻松构建简易的超低噪音光学频率梳系统。这一实验也表明目前这些模块化的专业产品能够以更低的尺寸、重量和功率要求实现zui先jin的性能。上海昊量光电作为国内专业的光电设备代理商，针对光频梳、微腔光频梳、fceo测量模块、锁相环、高重频脉冲振荡器等各类光电设备都可以提供选型及各项技术服务，并且与Menhir Photonics、Octave Photonics保持着长期稳定合作。对于任何产品有兴趣或者有任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。

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