光学频率梳FREQUENCY COMBS

光学频率梳FREQUENCY COMBS

       光频梳是由频域中一系列离散的等距线组成的光谱。光频梳可以通过不同的方式产生，但自从 John L. Hall 和 Theodor W. Hänsch 使用锁模激光器对光频梳技术做出开创性贡献后，他们获得了更多的关注，他们都于 2005 年获得了诺贝尔物理学奖. 频率梳可用于频率计量、精密光谱学、距离测量或电子通信等应用。
     光频梳可以看作是频率的尺子。如果已知梳状频率，则可以通过测量拍频来测量其他频率。这些拍频的频率就是未知频率和梳状频率的频率差。对于宽频率范围（长光学尺）内的测量，频率梳需要大带宽。

       飞秒锁模激光器非常适合用于产生宽带频率梳。锁模激光器的光谱由间隔等于脉冲重复频率(frep)的离散线组成。这已经是几纳米到几十纳米带宽的频率梳。使用激光腔外的强光学非线性作用，例如来自高度非线性光纤 (HNLF) 的光学频率梳的光谱会进一步变宽。这些技术可以产生所谓的倍频程谱，即zui高频率至少是zui低频率两倍的光谱 。

        如果脉冲序列是完全周期性的——同样相对于电场而不仅仅是脉冲包络——所有的梳状线将只是脉冲重复频率的谐波。实际上，电场的振荡相对于脉冲包络会不断偏移。在脉冲到脉冲的基础上，载波峰值从场包络峰值滑移的速率称为载波包络偏移 (CEO)。在频域中，载波包络偏移频率 (fCEO ) 是频率梳与光谱中“零点”的偏移。如果已知两个参数frep和fCEO，则梳子的所有频率都是已知的。

        频率梳的噪声非常重要。噪声源可以是机械振动、泵浦强度波动或不同类型的量子过程，例如输出耦合的随机本质或增益介质中的自发辐射。不同梳状线上的噪声是部分相关的，例如来自镜子振动的噪声，但存在一些不相关的噪声水平。一个额外的复杂性是 frep 和 f CEO上的噪声也同样存在部分相关，但在不同程度上取决于噪声源。通常，为了执行超精密测量，frep和 fCEO都是稳定的。fCEO可以通过反馈系统来稳定，其中误差信号可以从 f-2f 干涉仪产生[6,7]。稳定频率梳可能非常复杂，因此在频率梳产生的源头使用具有Z佳噪声性能的锁模激光器非常重要。

Menhir Photonics GHz高重频低噪声锁模光纤飞秒激光器MENHIR-1550：

        Menhir Photonics提供锁模激光器，具有当今市场上zui低的相位噪声和极高可靠性。图1显示了menhir-1550系列自激激光器的典型相位噪声测量，在10GHz载波上测量，即40次谐波(250MHz脉冲重复率)。请注意，测量的本底噪声将集成时间抖动限制为大约500 as(阿秒)。

图(1) 在10GHz谐波下测量的自激Menhir-1550 250Mhz激光器的相位噪声谱。图(2)对于相同的自由运行激光器，从10MHz开始的集成抖动时间。

        Menhir-1550系列的所有激光器都具有可选的快速重复率调谐，调制带宽>50kHz，用于重复率锁定或同步。此外，还可以选择泵浦电流快速调制。Menhir-1550系列达到无与伦比的工业质量和环境稳定性水平。它已经过振动、冲击和其他外部干扰的测试(空间和航空航天相关测试标准)。为了集成到空间关键应用中，可提供定制小尺寸版本。