[發明專利]基于自相似放大器的高功率超短脈沖光學頻率梳產生方法

有效

• 申請號: 201610001490.6
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105428987B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 王超;李文雪;劉洋;羅大平;曾和平
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108;H01S3/10
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司 31214
• 代理人: 徐小蓉

本發明公開了一種基于自相似放大器的高功率超短脈沖光學頻率梳產生方法，該方法基于自相似放大技術，有效克服脈沖放大中的增益窄化、帶寬受限、非線性相位畸變，光譜有效展寬，減小輸出脈沖寬度，同時有效放大鎖模脈沖功率，獲得高功率飛秒脈沖，提高載波包絡相位零頻鎖定精度，同時采用基于聲光晶體移頻器的載波包絡相位零頻鎖定技術，反應帶寬大，控制精度高，實時控制實現高精度高功率超短脈沖光學頻率梳。本發明的優點是，可以直接拓展應用于飛秒光學頻率梳控制技術，得到穩定的高精度高功率飛秒光學頻率梳。

技術領域

本發明屬于超快光學技術領域，具體涉及一種基于自相似放大器的高功率超短脈沖光學頻率梳產生方法。

背景技術

時-頻域精密控制的飛秒光學頻率梳是精密光譜、精密測量以及相關科學領域的一次重大技術飛躍，是提高了頻譜測量精度，發展比原子微波鐘更精確的時間/頻率標準的重要技術革新，同時作為一種有別于傳統連續穩頻激光的特殊激光光源，在激光頻率標尺、絕對距離測量和精密光譜測量等光學精密測量領域都有著重要應用，對實現光頻率合成和物理常量的精確測定有重大意義。

飛秒光學頻率梳傳統上主要依靠鈦寶石激光振蕩器完成。但鈦寶石激光振蕩器體積龐大、不易維修、環境要求高、造價昂貴，主要應用于實驗室環境。同時，傳統鈦寶石激光振蕩器輸出功率在瓦量級，這很大程度地限制了光梳技術的應用范圍。由于光纖技術和大模場光子晶體光纖放大技術的不斷發展使得人們將實現高功率光學頻率梳的重任從固體激光器擴展到了光纖激光器上。光纖激光器具有體積小、重量輕、易集成、免維護、風冷卻、操作簡易、運行成本低、穩定性高等一系列優勢。

光纖光學頻率梳通過鎖定飛秒鎖模激光的重復頻率和載波包絡位相偏置頻率得到。而基于大模場光子晶體光纖的功率放大是探測載波包絡位相偏置頻率和飛秒光學頻率梳鎖定的基礎。傳統上采用的光纖啁啾級聯脈沖放大技術利用光纖中的色散效應對種子光的脈沖寬度進行時域的展寬，降低脈沖峰值功率然后進行光纖級聯放大，在實現功率放大的同時達到減少非線性效應的目的。

然而啁啾級聯放大系統也存在諸多的不足，限制著光學頻率梳向寬光譜、高精度等方向的發展。首先，增益光纖自身存在的增益窄化效應在級聯放大中會明顯減少脈沖激光的光譜成分，減小脈沖的極限脈寬，影響載波包絡位相偏置頻率的探測信噪比，從而限制光學頻率梳的鎖定精度及光譜寬帶。其次，啁啾級聯放大系統往往需要較長光纖在時域上對脈沖展寬，這將引入大量高階色散和非線性噪聲，不易補償，導致脈沖的失真，影響光學頻率梳的高精度鎖定。另一方面，基于泵浦電流反饋控制的傳統載波包絡位相鎖定技術存在帶寬窄、控制范圍有限和反應速度較慢的特點，這些不足都限制著飛秒光學頻率梳更廣泛的應用。

發明內容

本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處，提供一種基于自相似放大器的高功率超短脈沖光學頻率梳產生方法，該產生方法通過采用自相似放大技術，有效克服脈沖放大中的增益窄化、寬帶受限以及非線性相位畸變，獲得高功率超短脈沖光學頻率梳。

本發明目的實現由以下技術方案完成：