光學頻率梳FREQUENCY COMBS

光學頻率梳FREQUENCY COMBS

       光頻梳是由頻域中一系列離散的等距線組成的光譜。光頻梳可以通過不同的方式產生，但自從 John L. Hall 和 Theodor W. H?nsch 使用鎖模激光器對光頻梳技術做出開創性貢獻后，他們獲得了更多的關注，他們都于 2005 年獲得了諾貝爾物理學獎. 頻率梳可用于頻率計量、精密光譜學、距離測量或電子通信等應用。
     光頻梳可以看作是頻率的尺子。如果已知梳狀頻率，則可以通過測量拍頻來測量其他頻率。這些拍頻的頻率就是未知頻率和梳狀頻率的頻率差。對于寬頻率范圍（長光學尺）內的測量，頻率梳需要大帶寬。

       飛秒鎖模激光器非常適合用于產生寬帶頻率梳。鎖模激光器的光譜由間隔等于脈沖重復頻率(frep)的離散線組成。這已經是幾納米到幾十納米帶寬的頻率梳。使用激光腔外的強光學非線性作用，例如來自高度非線性光纖 (HNLF) 的光學頻率梳的光譜會進一步變寬。這些技術可以產生所謂的倍頻程譜，即zui高頻率至少是zui低頻率兩倍的光譜 。

        如果脈沖序列是完全周期性的——同樣相對于電場而不僅僅是脈沖包絡——所有的梳狀線將只是脈沖重復頻率的諧波。實際上，電場的振蕩相對于脈沖包絡會不斷偏移。在脈沖到脈沖的基礎上，載波峰值從場包絡峰值滑移的速率稱為載波包絡偏移 (CEO)。在頻域中，載波包絡偏移頻率 (fCEO ) 是頻率梳與光譜中“零點”的偏移。如果已知兩個參數frep和fCEO，則梳子的所有頻率都是已知的。

        頻率梳的噪聲非常重要。噪聲源可以是機械振動、泵浦強度波動或不同類型的量子過程，例如輸出耦合的隨機本質或增益介質中的自發輻射。不同梳狀線上的噪聲是部分相關的，例如來自鏡子振動的噪聲，但存在一些不相關的噪聲水平。一個額外的復雜性是 frep 和 f CEO上的噪聲也同樣存在部分相關，但在不同程度上取決于噪聲源。通常，為了執行超精密測量，frep和 fCEO都是穩定的。fCEO可以通過反饋系統來穩定，其中誤差信號可以從 f-2f 干涉儀產生[6,7]。穩定頻率梳可能非常復雜，因此在頻率梳產生的源頭使用具有Z佳噪聲性能的鎖模激光器非常重要。

Menhir Photonics GHz高重頻低噪聲鎖模光纖飛秒激光器MENHIR-1550：

        Menhir Photonics提供鎖模激光器，具有當今市場上zui低的相位噪聲和極高可靠性。圖1顯示了menhir-1550系列自激激光器的典型相位噪聲測量，在10GHz載波上測量，即40次諧波(250MHz脈沖重復率)。請注意，測量的本底噪聲將集成時間抖動限制為大約500 as(阿秒)。

圖(1) 在10GHz諧波下測量的自激Menhir-1550 250Mhz激光器的相位噪聲譜。圖(2)對于相同的自由運行激光器，從10MHz開始的集成抖動時間。

        Menhir-1550系列的所有激光器都具有可選的快速重復率調諧，調制帶寬>50kHz，用于重復率鎖定或同步。此外，還可以選擇泵浦電流快速調制。Menhir-1550系列達到無與倫比的工業質量和環境穩定性水平。它已經過振動、沖擊和其他外部干擾的測試(空間和航空航天相關測試標準)。為了集成到空間關鍵應用中，可提供定制小尺寸版本。