[發(fā)明專利]一種產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210465211.3
• 申請(qǐng)日: 2012-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103001114A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁崇智;曾和平;閆明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東漢唐量子光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01S3/13
• 分類號(hào): H01S3/13
• 代理公司: 中山市科創(chuàng)專利代理有限公司 44211
• 代理人: 謝自安

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法。?

【背景技術(shù)】

高重復(fù)頻率的光學(xué)頻率梳（簡(jiǎn)稱光梳）在高精度激光測(cè)距、精密光譜測(cè)量和天文光譜學(xué)方面有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值。由于高重復(fù)頻率的光梳脈沖時(shí)間間隔短，在基于飛行時(shí)間的測(cè)距方案中可以提高距離的測(cè)量分辨率；同時(shí)它在頻率域的縱模頻率間隔大，即光譜范圍內(nèi)的光梳齒的個(gè)數(shù)少，有利于提高單個(gè)頻率梳齒的能量，也大頻率間隔的天文光譜測(cè)量提供了有力的探測(cè)光源。所以實(shí)現(xiàn)具有高重復(fù)頻率脈沖特性的光梳具有重要的實(shí)用價(jià)值。傳統(tǒng)產(chǎn)生高重復(fù)頻率光梳（即重復(fù)頻率在GHz量級(jí)及以上）的方法主要是利用短腔法。由于鎖模諧振腔內(nèi)產(chǎn)生脈沖的重復(fù)頻率f與有效腔長(zhǎng)L存在關(guān)系式f＝c/L，其中c為真空中光速，有效腔長(zhǎng)L=nL’，其中n為激光腔平均折射率，L’為激光器的物理長(zhǎng)度。所以通過(guò)減小折射率n或是縮短腔長(zhǎng)L’可達(dá)到提高重復(fù)頻率的作用。但是由于折射率n有材料的固有性質(zhì)決定不宜改變，所以通常采用縮短腔長(zhǎng)L’的方式提高激光器的脈沖重復(fù)頻率。這種方法的最大缺點(diǎn)在于激光腔內(nèi)的鎖模器件或是加工技術(shù)通常會(huì)限制腔長(zhǎng)，從而很難用短腔法實(shí)現(xiàn)重復(fù)頻率在10GHz以上的鎖模脈沖，因?yàn)榇藭r(shí)有效腔長(zhǎng)僅為3cm，對(duì)激光器的設(shè)計(jì)提出了巨大的難?題。?

另外，短腔法產(chǎn)生的高重復(fù)頻率脈沖的缺點(diǎn)還包括：?

1、短腔激光器對(duì)腔長(zhǎng)的物理抖動(dòng)敏感，抗噪聲能力差，以至于鎖模脈沖的穩(wěn)定度較差；?

2、由于激光腔空間小，所以腔內(nèi)難以放入調(diào)節(jié)器件對(duì)脈沖的一些光學(xué)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如色散，脈寬、偏振態(tài)，載波包絡(luò)相位等；?

3、短腔法產(chǎn)生的鎖模脈沖CEP零頻線寬較寬，對(duì)反饋伺服電路系統(tǒng)的響應(yīng)帶寬要求較高；?

4、激光器腔加工精度要求高，不易調(diào)整與結(jié)構(gòu)優(yōu)化。?

總之，傳統(tǒng)技術(shù)在實(shí)現(xiàn)具有載波包絡(luò)相位長(zhǎng)期穩(wěn)定的光梳光源方面仍有較大難度。?

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種擺脫了激光器腔長(zhǎng)的束縛的產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法。?

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法，其特征在于：采用激光器上實(shí)現(xiàn)重復(fù)頻率鎖定的主動(dòng)諧波鎖模使激光器輸出脈沖的重復(fù)頻率是腔長(zhǎng)的基次重復(fù)頻率的N倍；其次利用多級(jí)級(jí)聯(lián)放大對(duì)振蕩器的種子脈沖進(jìn)行光功率放大；然后利用載波包絡(luò)相位零頻自參考干涉儀測(cè)量諧波鎖模脈沖的載波包絡(luò)相位零頻信號(hào)，并通過(guò)載波包絡(luò)相位噪聲前饋控制精確鎖定諧波脈沖的零頻抖動(dòng)，得到高重復(fù)頻率的光學(xué)頻率梳。?

如上所述的產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法，其特征在于：所述的零頻自參考干涉儀為0-f自參考干涉儀或共線型f-2f自參考干涉儀或非共線型f-2f自參考干涉儀。?

如上所述的產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法，其特征在于：所述的重復(fù)頻率鎖定的主動(dòng)諧波鎖模是指在激光器腔內(nèi)加入調(diào)頻器，在保證泵浦光功率足夠的條件下，使調(diào)頻器的驅(qū)動(dòng)頻率f=N·(c/L)，其中c為真空中光速，L=nL’為激光器有效腔長(zhǎng)，n為激光介質(zhì)的平均折射率，L’為激光腔的物理長(zhǎng)度，N為諧波鎖模級(jí)次，為正整數(shù)。?

如上所述的產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法，其特征在于：所述的級(jí)聯(lián)放大是指依次使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的激光放大器對(duì)種子激光進(jìn)行功率放大，其中每?jī)蓚€(gè)放大器之間使用一個(gè)光隔離器，以防止后繼放大器的反向傳播光對(duì)前級(jí)放大器造成破壞。?

如上所述的產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法，其特征在于：所述的重復(fù)頻率的鎖定是指利用標(biāo)準(zhǔn)頻率源信號(hào)作為射頻信號(hào)發(fā)生器的同步時(shí)鐘源，利用鎖定的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生頻率穩(wěn)定并且可調(diào)節(jié)的射頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)調(diào)頻器。根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法，其特征在于：所述的載波包絡(luò)相位零頻自參考測(cè)量是指利用激光脈沖的高頻成分(2m·fr+f0)與低頻成分的倍頻2（m·fr+f0）進(jìn)行拍頻，其中m為激光器的縱模個(gè)數(shù)，為正整數(shù)，f0為載波包絡(luò)相位零頻。?

如上所述的產(chǎn)生高重復(fù)頻率光學(xué)頻率梳的方法，其特征在于：所述的載波包絡(luò)相位噪聲前饋控制是指將諧波鎖模脈沖送入一個(gè)聲光?頻移器，其0級(jí)輸出光通過(guò)零頻自參考測(cè)量?jī)x產(chǎn)生拍頻信號(hào)f0。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：?