基于光纤激光器的光学频率梳

光学频率梳是很多高端研究的基础科学仪器，例如原子跃迁频率的精密测量、光钟的频率的测量、精细结构常数测量、引力波的测量、微重力的测量、系外行星探测、高精度绝对距离测量、高精度快速傅里叶变换光谱学、光频与射频之间的转换装置、导航定位、时间频率标准传递等。.本项目的研究目标是基于掺镱光纤激光器的光学频率梳。重点解决提高光纤激光器重复频率、可见光波段扩频与噪声降低等问题。主要研究方案包括采用高增益光纤缩短腔长以提高重复频率、并将其重复频率锁定到原子频标作为种子源，设计并使用负色散补偿元件对种子源输出脉冲进行色散预补偿并且进行多级放大以及设计使用新型的光子晶体光纤以获得更宽的覆盖可见光域的光谱。最终将研制一台集成化、小型化、稳定的可供频率测量用的可见光域的频率梳。

本专项完成了基于高重复频率光纤激光器的大频率间隔光学频率梳。.光学频率梳是很多高端研究的基础科学仪器，本专项致力于发展高重复频率、低脉冲能量频率梳。本项目的研究目标是，通过独立研制的重复频率250MHz以上的掺镱光纤激光器发出的激光脉冲，不经放大直接通过独立研制的拉锥光子晶体光纤扩谱至倍频程带宽，通过拍频法获得高信噪比的fceo信号。最后通过电子系统锁定frep和frceo信号，形成频率梳。.本专项在激光器在理论和实验上获得了新的突破：在理论上，发展出了色散控制锁模和放大自相似锁模等新理论和新机制；在实验上，应用这些理论已经在光纤激光器上实现了250MHz、500MHz、750MHz、1GHz和小于50 fs的直接脉冲输出。高重复频率、nJl量级的脉冲能量、小于50fs的脉冲，并在自行研制的拉锥光子晶体光纤上直接获得了超倍频程带宽。利用这个带宽，获得了40dB信噪比的fceo信号，并将其锁定在原子钟上，至此完成新型光纤激光频率梳。本专项经过教育部专家组鉴定，认为该仪器达到世界先进水平。