飛秒
光學(xué)頻率梳，簡(jiǎn)稱“飛秒光梳”或“光梳”。光梳在頻率域和時(shí)間域上均表現(xiàn)為等間距離散的梳齒，相當(dāng)于數(shù)十萬(wàn)臺(tái)的相位相互鎖定的單頻激光器共線同步輸出。光梳頻譜覆蓋范圍極廣且單個(gè)梳齒線寬極窄，兼具赫茲量級(jí)的頻率穩(wěn)定度和飛秒量級(jí)的時(shí)間分辨率。如同米尺可用來測(cè)量距離一樣，光梳可用來測(cè)量光學(xué)頻率，每個(gè)梳齒即是頻率尺上的刻度。光梳為微波頻標(biāo)、原子頻標(biāo)、光頻標(biāo)等多種頻率標(biāo)準(zhǔn)提供了鏈接橋梁，也為精密光譜、天文物理、量子操控等科學(xué)領(lǐng)域提供了理想的測(cè)量工具。
光學(xué)頻率梳的基本構(gòu)架為鎖模激光器，需要將鎖模脈沖的重復(fù)頻率fr和載波位相零頻f0溯源至基準(zhǔn)頻率。2013年以前，光梳大多是基于鈦寶石或摻稀土元素晶體的全固態(tài)光梳，或是基于非保偏光纖構(gòu)建的光纖光梳，而這些光梳僅能在恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境運(yùn)行，且需要頻繁維護(hù)，不適應(yīng)外場(chǎng)環(huán)境。因此，探索鎖模激光器全保偏光纖化，確保脈沖的非線性演化進(jìn)程不受外界環(huán)境干擾，成為實(shí)現(xiàn)光梳長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的問題。此外，通過選取不同種類的摻雜光纖，光纖光梳可以實(shí)現(xiàn)比鈦寶石光梳更寬范圍的光譜輸出，如1.0μm波段的摻鐿光纖光梳可覆蓋600-1400nm，1.5μm波段的摻鉺光纖光梳可覆蓋1000-2200nm，2.0μm波段的摻銩光纖光梳可覆蓋1350-2700nm。
通常情況下，光纖光梳包括鎖模光纖激光器、光功率放大器、脈沖壓縮器、超連續(xù)譜單元、f-2f干涉儀、fr和f0信號(hào)鎖相環(huán)。其中，鎖模光纖激光器用于產(chǎn)生初始的低能量脈沖種子光；光功率放大器將種子光脈沖的平均功率進(jìn)行提升；脈沖壓縮器在時(shí)域上壓窄脈沖寬度，提升脈沖峰值功率；超連續(xù)譜單元通過光子晶體光纖或高非線性光纖將脈沖光譜拓展至超過1個(gè)倍頻程；而后，f-2f干涉儀將超連續(xù)譜的低頻成分倍頻并與高頻成分進(jìn)行拍頻；采用光電探測(cè)器獲取f0信號(hào)和fr信號(hào)，并將它們與參考時(shí)鐘源比較得到誤差信號(hào)，再經(jīng)電子電路處理并反饋至鎖模光纖激光器的相應(yīng)部件上。
