超低相噪全固态光学频率梳连续激光频率锁定研究获进展

澳门新葡萄京官网首页,自本世纪初微秒光学频率梳(光频梳卡塔尔问世并拿走二零零七年诺Bell物艺术学奖以来,其进步不仅仅方兴未艾,何况使用也不胜枚举,从光频标、精密光谱学、阿秒科学、基本物理常数等应用商讨开展到了相对间距衡量、地外行星探测、微波光子学等高手艺领域,非常是近年在空间高精度频标、空地高精度时频传递等关键要求中也显示出更加的普及而主要的接受潜在的力量。在光频梳钻探中,三个关键的难点是对载波包络相移频率fceo的高精度锁定,其不但决定着整个频率梳的启幕频率漂移,並且在皮秒激光与物质相互影响研商中也影响着所能得到的效果意义与物理意义,由此怎么着精密调节并锁定fceo以获得超低相噪的结果,是光频梳与相当的慢激光切磋中极具挑战性的职业之一,也是光频梳所能达到水平的机要标记。  中科院物理商讨所/巴黎密集态物理国家研商为主光物理实验室L07组多年来一向从事于低相噪高稳定光学频率梳技艺及频率锁定的探究,曾建议整形光谱自差频度量fceo的能力,申明了一种获得高信噪比fceo的方案,并整合电子锁相环反馈调整手艺达成了相位漂移低至55mrad的超级低相噪钛宝石光频梳。近些日子,一种新的fceo反馈技术——前置反馈锁定本领,由于可一贯补偿抵消fceo漂移,因而碰到群众的宽泛关心。所谓前置反馈锁定技能,是在出口激光中插入四个声光调制移频器(Acousto-optic
Frequency Shifter,
AOFS卡塔尔(قطر‎,通过将测到的fceo频直率接调制到声光晶体上,进而在其一流衍射光中获取频率被量身修改的出口激光。相比较古板的电子锁相环反馈手艺,前置反馈锁定未有比例积分滤波(PID卡塔尔环节,相当于具备很宽的带宽,因此能够弹指间响应模型误差信号,进而很好地抑制高频相噪,理论上装有好低的噪声。最重大的某个,AOFS是直接插入在输出激光中,对激光器系统尚未别的影响,那就大大扩大了该技能的实用性。前段时间,该组的副讨论员韩海年、大学生学士张子越和研商员魏志义等人在多年全力的底子上,第贰遍达成了全固态克尔透镜锁模Yb:CYA激光fceo的内置反馈锁定,进而完结了一种相当低相噪的全固态新型光学频率梳。图1所示为试验装置及结果,实验中他们研制的全固态克尔透镜锁模Yb:CYA激光的输出功率为200mW、脉宽为57fs、重复频率为84MHz,通过在AOFS的零级和一流衍射光泽各搭建一套f-2f干涉装置作为内环和外环,并将内环测到的fceo功率信号直接反映到AOFS以决定fceo的飘浮、外环测到的fceo时域信号用于分析锁定结果。得益于AOFS前置反馈锁定调控带宽的宏大提高,最终测得该光频梳的fceo积分相位噪声(1Hz-1MHz卡塔尔(قطر‎低达79.3mrad,相对接纳古板锁相环泵浦反馈方式的316mrad结果,相位噪声收缩了十分之八,这也是于今基于全固态激光在1um波段得到的最低fceo相噪。别的通过对1Hz以下相位噪声功率谱密度和长日子频率不稳固度的深入解析,注明他们提升的该项才干在数次相噪禁绝方面更具优势。该项专门的学业结出以Ultra-low-noise
carrier-envelope phase stabilization of a Kerr-lens mode-locked Yb:CYA
laser frequency comb with a feed-forward method
为主题素材揭橥在风行一期的《光学快报》上(Optics Letters
Vol.44(22State of Qatar,2019卡塔尔(قطر‎。  怎么着促成光频梳和连接激光之间的相关连接,是光频梳和光频衡量比对商量中另二个具备首要意义和挑衅性的钻研内容。将锁定到超稳激光的光频梳再与此外一个连连激光相干连接,超稳激光的频率稳固度可准确地传递到那一个接二连三激光,那样就改为二个兼顾的光学频率综合器,可在微波至光频波段提供任意的低相噪高稳固频率源。AOFS前置反馈锁定能力同样能够用于三回九转激光和光频梳之间的相关连接,基于该项专利发明(专利号:ZL
201811074118.3卡塔尔国,韩海年、大学生大学生邵晓东和研商员魏志义等人也越发完成了频率稳固性的连带传递。实验中率先将一台1064
nm延续激光器和光频梳实行拍频,然后将获得的拍再三域信号与本振复信号混频前驱动AOFS以贯彻前置反馈,那样经过AOFS后的拔尖衍射光就被锁定到了光频梳上(图2左卡塔尔(قطر‎,这台光频梳是锁定在一台超稳972nm延续光源上。锁定前,1064nm接二连三激光器每小时的频率漂移约几十kHz,锁定后衡量取得10000
s积分时间下超级衍射光的频率漂移偏差仅为4.1
mHz,对应的功效牢固性为1.5×10-17/s(图2右卡塔尔,噪声被极大遏抑,长期稳固性也赢得了超级大升高,很好地达成了光频梳和连接激光之间的连带连接。首要结果这段时间以Precision
locking CW laser to ultrastable optical frequency comb by feed-forward
method 为主题素材揭橥在AIP Advances
9(11卡塔尔2019上。  以上切磋收获中国中国科学技术大学学起初专属(XDA1502040404,
XDB21010400卡塔尔国及国家自然科学基金项目 (91850209, 11434016,
61575219卡塔尔国的协理。

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本事先沿
】近些日子,中科院国家授时中央商讨员张首刚、姜海峰辅导的纳秒光梳及其使用斟酌小组在超稳激光琢磨方面获得新进展,其有关手艺目的达到国际升高素质。
图1 应用不一致电光调制器时PDH激光锁频的噪声效应(自制——浅灰褐,商用——莲红卡塔尔国该团体接纳自己作主设计和研制的电光调制器,小幅回退了常用激光PDH锁频技术中的剩余幅度调制噪声,成功将1555皮米光导纤维激光器频率锁定在相当低膨胀周密玻璃光学参照他事他说加以考查腔的谐振频率上。通过比对两套位于分歧实验房间里的超稳激光系统,测得超稳激光拍频线宽185mHz,长期频率稳固度达到7×10-16,该结果将刊登在二〇一八年2月的《中夏族民共和国民代表大会体快报》(Chinese
Physics
letters卡塔尔(قطر‎,其电光调制器的尝试结果刊登在United States光学学会期刊《光学快报》(Optics
Letters卡塔尔,并已申请PCT国际“PCT/CN二〇一五/070552”和米国。图2
超稳激光频率稳固度
超稳激光在光频标、超稳微波源、超Mini光谱、重力波探测等世界有首要的选拔,是国际精密计量钻探的竞争难点之一。这段日子,该集团研制的超稳激光系统已成功使用于超稳光生微波研制项目,也将为授时中央承当的光钟系统研制、基准喷泉钟研制、光导纤维频率传递等项目提供方便的接济。
图3
超稳激光线宽(实地度量激光拍频线宽185mHz,实地度量测量试验分辨率123mHz,设定测验分辨率125mHzState of Qatar
编写点评
如今,国内钻探人口在精仪、光学研究等居多天地得到多项商量成果,部分世界研究开发本事已将达到国际升高素质。而超稳激光在光频标、超稳微波源、超精密光谱、重力波探测等世界有第一的施用,是国际精密计量商量的角逐难点之一,该领域的钻研工作也在时时到处的推涛作浪,本次本国商讨人口在该领域得到重大进展,将为有关品种商讨提供关键参照他事他说加以考查凭仗及第一援救。
(原标题:授时中央超稳激光研讨获进展卡塔尔国

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