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用于铥原子1.14微米内壳层时钟跃迁光谱测量及其绝对频率测定的超稳激光系统
摘要： 我们利用频率梳技术，表征了一套用于铥内壳层时钟跃迁精密光谱测量的1.14微米超稳半导体激光系统。通过自主搭建的f-2f干涉仪，将商用钛宝石飞秒激光器的重复频率与载波包络偏移频率锁定至被动式氢脉泽。通过测量锁定于高精细度ULE腔的1.14微米激光绝对频率，我们确定了该腔的零膨胀温度点以及ULE玻璃"老化"导致的腔共振频率线性漂移速率。在线性漂移补偿后，该激光器在1000秒内的频率不稳定性低于10赫兹。同时测得铥原子1.14微米跃迁的绝对频率为262 954 938 269 213(30)赫兹。
关键词： 铥，光学钟，频率梳
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第44届国际红外、毫米波及太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 法国巴黎(2019.9.1-2019.9.6)] 2019年第44届国际红外、毫米波及太赫兹波会议(IRMMW-THz) - 太赫兹量子级联激光器梳状谱中的色散与脊宽效应
摘要： 我们系统研究了激光脊宽对发射约4.2太赫兹的单等离子体波导量子级联激光器梳状运转的影响。针对脊宽为100至200微米、长度为6毫米的激光器，通过数值计算评估了包含增益、波导和材料色散在内的总群速度色散（GVD）。模拟结果表明，钳制增益色散对总GVD贡献显著，其中150微米脊宽的激光器在4.05至4.35太赫兹激射范围内展现出最平坦的总GVD。实验也验证了150微米为梳状运转的最佳脊宽。
关键词： 群速度色散、频率梳、量子级联激光器、脊宽、太赫兹
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用频率梳实现金属纳米结构等离子体动力学皮米级分辨率测量
摘要： 超常光学透射（EOT）的等离激元现象是指光与具有亚波长孔洞的金属薄膜相互作用。该现象产生的电磁场透射量超过经典光学的预期值。既往研究多基于强度测量，而光学光谱学表明，与传统强度光谱相比，宽带相位谱能为目标样品提供更丰富、线性且直接的信源信息。但由于对高稳定光源、相干光学干涉仪及稳定光路的严苛要求，等离激元领域直接获取相位谱一直存在困难。频率梳能基于时间标准的原子钟，在宽光谱范围内提供数百万个具有高相位相干性的明确定义光学模式。本研究创新性地采用频率梳作为等离激元研究新型光源，通过干涉测量法实现了等离激元EOT相位的测量。
关键词： 相位光谱学、等离子体动力学、超常光学透射、频率梳
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 频率梳光源等距性研究
摘要： 频率梳彻底革新了频率计量学，使光学钟的精度达到了前所未有的10^-18量级。早期的频率梳测量完全依赖锁模激光器——这种激光器的工作原理本身就会产生周期性波形，因此生成的频率梳必然具有绝对等间距特性。虽然这一预期最终基于理论锁模模型，但实验测试已将锁模激光器频率梳的等间距偏差检验到了10^-15量级。等间距实验测试相当复杂，通常需要将频率梳的不同光谱部分与参考频率梳进行拍频。这类测试也已在微谐振器频率梳上实施（从理论考量看，这种频率梳并不先天保证具有等间距特性）。最近还出现了量子级联激光器频率梳的相关报道，但对这类光源等间距特性的细致研究似乎仍有待开展。本文提出并展示了一种检验频率梳等间距特性的新型实验方法。
关键词： 计量学、频率梳、锁模激光器、等间距
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山 (2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于单频梳的快速高分辨率光谱传感
摘要： 使用宽带梳状光源与连续波激光的外差检测技术，在2微秒内以54.5 MHz的梳线定义分辨率，测量了相移光纤布拉格光栅与H13CN气体的透射光谱。
关键词： 频率梳、光谱学、传感
更新于2025-09-16 10:30:52
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8微米波长范围量子级联激光器产生频率梳
摘要： 我们研究了发射波长为8微米的量子级联激光器（QCLs）产生频率梳的情况。结果显示，在激射阈值附近存在自脉动状态。进一步提高泵浦电流会导致激射光谱宽度急剧增加，从而使我们获得了光谱宽度超过1.5太赫兹的频率梳。QCLs的这种行为可以通过与波导模式渗透到未泵浦区域相关的条带边缘辐射吸收来解释。
关键词： 量子级联激光器、锁模、调Q、频率梳
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 自修复动态可控微梳
摘要： 基于微谐振器的频率梳（或称微梳）近年来因其诸多潜在应用（如高速通信系统、光谱学和超快光学时钟）而备受关注。大多数微梳系统基于激光泵浦光学参量振荡，通常不具备自启动能力，需要通过智能控制实施精确的预热策略。另一种微梳方案是滤波驱动四波混频（FD-FWM）激光器，其核心是在主放大光纤腔中嵌套非线性微谐振器。虽然该系统已实现自启动运行，但稳定工作通常要求主腔最小自由光谱范围（FSR）与微谐振器品质因数保持严格关系。采用更长主腔光纤长度（虽能带来增益更大等优势）会导致不可恢复的不稳定状态——即由每个微谐振器共振内存在多个振荡主腔模式引发的超模不稳定性。本文报道图1(a)所示的新型三腔微梳方案，该方案能自发修复FD-FWM激光器中的不稳定状态。其核心原理是通过附加短环光纤腔引入腔内周期性相位变化（该腔体实质充当低Q值全通线性滤波器），从而在主腔环路相邻模式间形成非均匀频率间隔，削弱四波混频耦合效应。与标准FD-FWM方案显著不同的是，本系统对更窄的主腔模式间距具有更强耐受性。实验案例中主腔总光纤长度固定为20米（对应7.5 MHz FSR，比微谐振器带宽~120MHz低一个数量级以上），若无附加短环光纤腔，该FSR在任何泵浦条件下均极不稳定。图1(b)-(j)展示了参数优化后的稳定锁模状态实例：图1(b)-(d)的光谱、强度自相关迹及射频谱显示微梳具有高稳定性（自相关迹背景低且射频谱平坦）。通过频率梳辅助光谱技术精确表征了微谐振器、附加全通谐振器滤波器的共振峰及振荡梳线位置（图1(e)-(g)）。腔内光谱表明：尽管主腔模式密度很高，但每个微谐振器共振内仅存在单一纵模激射。分析证实引入的周期性光谱相位调制主导了振荡模式的产生。
关键词： 滤波驱动四波混频、微腔梳、频率梳、光学参量振荡、微谐振器
更新于2025-09-12 10:27:22
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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 多波导锁模芯片激光器架构
摘要： 频率梳和模数采样是新兴应用领域，它们能从优雅、紧凑且高性能的微型锁模激光器的进步中获益。由于其“芯片级”尺寸以及多个相邻波导的特性，紧凑型腔平面波导器件适合在约0.5 GHz至10 GHz的脉冲状态下高效运行。我们率先开创的超快芯片激光平台基于将表面下的大模场面积波导直接刻写到掺稀土氟锆酸盐（ZBLAN）玻璃芯片中。通过计算机数控（CNC）超快激光刻写（ULI）技术——一种灵活且不断发展的波导制造技术，可快速在每个芯片上刻写出多个波导。这些类似光纤的结构在块状增益介质中的导波限制确保了高效的泵浦与腔模重叠、稳定的对准以及单横模运行。我们最初的锁模实验聚焦于掺铒ZBLAN芯片（由镱敏化）。这些激光器展现出合理的连续波激光性能、大的单横模、覆盖1510 - 1590 nm的宽可调谐范围以及1650 nm的零色散波长，从而降低了对色散补偿的要求。已证明掺铒镱铈共掺杂ZBLAN芯片能产生接近1.55 μm的变换极限锁模输出，脉冲长度低至180 fs，运行频率高达3 GHz。在最近的研究中，我们还展示了基于掺镱ZBLAN芯片激光器在近1 μm处的连续波锁模。本次报告将概述芯片制造、腔设计、锁模配置以及我们取得的锁模成果。通过利用多个波导通道，我们展示了一个腔，该腔能使用所有共用腔组件同时运行相邻的锁模铒激光器。通过稍微改变其中一个腔的长度，双锁模激光器被证明能作为超稳定的双频梳运行。该激光器具有迄今为止被动稳定双频梳激光器所报道的最高互相干性。
关键词： 波导、ZBLAN玻璃、频率梳、超快激光刻写、锁模激光器
更新于2025-09-12 10:27:22
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 光纤激光器中非厄米态锁模的实验证据
摘要： 锁模（ML）是一种成熟的技术，用于在激光器中产生高功率、超短（从皮秒到飞秒）光脉冲。锁模技术可分为两大类：主动锁模（AML），例如通过外部周期性（时间上）调制损耗系数实现；或被动锁模（PML），例如通过可饱和吸收体实现。主动锁?？赏ü鸷南凳闹芷谛裕ㄊ奔渖希┑髦苹蛳辔凰＃≒ML），即通过腔长的周期性调制来实现。在振幅锁模（AML）中，损耗系数的周期性调制使腔模的相位同步，从而产生脉冲序列。在相位锁模（PML）中，腔长的周期性调制导致腔模的相位调制，进而形成频率梳。从这个意义上说，相位锁模是激光器中更普遍的频率梳生成的一个特例。在非厄米锁模的情况下，损耗系数的周期性调制被非厄米势的周期性调制所取代，这可以通过损耗系数的周期性（时间上）调制或增益系数的周期性调制来实现。非厄米锁?？赏ü嵌蛎资频闹芷谛缘髦剖迪郑饪梢酝ü鸷南凳闹芷谛裕ㄊ奔渖希┑髦苹蛟鲆嫦凳闹芷谛缘髦评词迪?。非厄米锁模是具有非厄米势的激光器中更普遍的频率梳生成的一个特例。在本文中，我们提出了一种新型锁模——非厄米锁模（NML），在频域中实现。通过同时进行振幅和相位锁模，并适当调整两种调制的相位相对偏移，可以实现频域中模式间的非厄米单向耦合。NML机制固定在λ=1.55 μm处。
关键词： 激光、锁模、非厄米、频率梳
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）——量子级联激光器频率梳相位关系恢复及其发射谱型重建
摘要： 在红外波段光学频率梳（FC）向小型化与扩展应用发展的方向上，量子级联激光器（QCLs）近期取得了最具相关性的成果[1-4]。通过采用低群速度色散的宽带法布里-珀罗QCLs[5]，研究者已在完全自由运转状态下实现了频率梳生成（QCL梳）[6,7]。近期已开发出多种表征中远红外QCL梳发射特性的技术[6,8-12]。本文展示了监测频率梳模式傅里叶相位（样本FC）的可能性：该方案基于以计量级FC为参考（本振FC）的双梳多外差检测及后续傅里叶变换分析（见图1a），可同步获取各模式相位（图1b）。通过后检测射频共模噪声抑制获得所需稳定性，这是适用于红外FC的最直接表征方法。我们表征了中红外与太赫兹QCL梳（样本FCs），采用两个差频生成的FC作为本振FC。测量包含七组连续采集序列，证实模式间存在强相关性且相稳定性在十余分钟内保持显著（图1c）。对于太赫兹QCL梳，所有发射模式均可被捕获，从而重建出发射轮廓与瞬时频率（图1d-e），证实其与典型FC脉冲运行存在本质差异。数十分钟时间尺度上观测到的相位标准偏差约为8-10°。相位关系散布范围达300°（超出短脉冲运行特征值），图1b中的二次项可归因于QCL梳发射的啁啾效应。30分钟内多次测量的重建发射轮廓基本一致。值得注意的是，尽管往返过程中振幅存在深度调制，QCL梳发射仍偏离脉冲发射模式。获得的瞬时频率证实该太赫兹QCL梳工作于混合调幅/调频状态。对相位关系的认知为未来可编程脉冲整形实施奠定了基础。QCL梳模式展现的卓越相位稳定性最终证明了其发射的高相干特性，表明这些光源具备计量学应用的潜力。
关键词： 傅里叶相位、频率梳、量子级联激光器、双梳多外差检测、计量应用
更新于2025-09-11 14:15:04