光纖激光頻率梳研究取得進展

近期，中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所研究員毛慶和課題組發展了一種新型雙倍周期鎖模（PD-ML）光學頻率梳技術，通過研究PD-ML的反饋機制及內在關聯特性，實現了重頻可大範圍切換的光纖激光頻率梳，該項工作發表在光學期刊Optics Express(2018,26(1),577-585)上。

光纖激光頻率梳具有結構簡單、成本低、操作方便等優點，應用廣泛。在諸如精密激光光譜和微波光子學等應用領域，梳齒間距是一個非常重要的參數。光纖激光頻率梳的梳齒間距主要由模鎖脈衝重複頻率決定，而重複頻率依賴於腔長，若需對梳齒間距進行較大調整，則需重新設計激光器腔長，這給實際應用帶來了極大困難。

在前期研製的低雜訊光纖激光頻率梳基礎上，該課題組通過在腔內引入低色散光纖，通過調控泵浦功率，實現了對激光器基本周期鎖模（FML）和PD-ML的有效控制以及二者之間的開關切換。並且，通過優化FML與PD-ML可切換的光纖激光器結構參數設計，實現了激光器在兩種工作模式下輸出脈衝特性幾乎相同；由此實驗證明了PD-ML產生的新梳齒與FML梳齒密切相關，且具有相同的載波包絡偏置頻率，從而可通過控制泵浦和腔長來實現PD-ML激光器載波包絡偏移頻率和重複頻率的鎖定。不僅如此，採用結構和參數完全相同的f-2f自差拍系統及鎖定電子學電路，在同一台光纖激光器上得到了PD-ML和FML兩種工作模式下的光梳，重複率分別為104.66和209.32 MHz，且僅通過調整泵浦驅動大小就實現了兩種重複率間的開關切換。

這種新型可開關切換重複率的光梳在光學頻率計量、相干光脈衝合成、微波光子學等領域具有潛在的重要應用。該項研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項（B類）等的資助。

(a)雙倍周期鎖模光纖激光頻率梳結構，1s 計數門控時間下(b) fr和(c) fr/2 信號鎖定後實時抖動。

來源：中國科學院合肥物質科學研究院

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