一種全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)頻率梳領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光纖光源的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)九十年代末自參考光學(xué)頻率梳誕生以來(lái)，時(shí)頻測(cè)量領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化，現(xiàn)如今，高精度的光學(xué)頻率梳已廣泛應(yīng)用到分子光譜學(xué)、天文光譜學(xué)、阿秒光學(xué)等眾多領(lǐng)域。廣泛的應(yīng)用需求反過(guò)來(lái)也促進(jìn)了不同種類(lèi)的光學(xué)頻率梳的發(fā)展。其中，基于固態(tài)栗源栗浦的鈦寶石光學(xué)頻率梳的發(fā)展時(shí)間最早，性能最為優(yōu)良，技術(shù)也最為成熟。然而其固態(tài)栗源成本較高，體積較大，這極大限制了鈦寶石光學(xué)頻率梳的廣泛應(yīng)用。最近十年，光纖光學(xué)頻率梳憑借長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)勢(shì)也受到了廣泛關(guān)注，然而其自身較大的相位噪聲制約了它們?cè)诘驮肼暅y(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，包括:
[0004]光纖光源栗浦的全固態(tài)激光器，作為整個(gè)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)的光源；
[0005]超連續(xù)光譜產(chǎn)生部分，其接收所述全固態(tài)激光器的輸出光，并產(chǎn)生覆蓋一個(gè)倍頻程的超連續(xù)光譜；
[0006]f_2f部分，其接收所述超連續(xù)光譜產(chǎn)生部分的輸出光，并產(chǎn)生載波包絡(luò)相移頻率信號(hào);和
[0007]電路反饋系統(tǒng)，用于將f_2f部分產(chǎn)生的所述載波包括相移頻率信號(hào)反饋給所述全固態(tài)激光器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述光纖光源為976nm的光纖激光器，所述全固態(tài)激光器的激光增益介質(zhì)為Yb3+: CaYA104。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述全固態(tài)激光器的激光增益介質(zhì)為摻鈦藍(lán)寶石或者摻鉻的鎂橄欖石，所述光纖光源的輸出波長(zhǎng)在全固態(tài)激光器的激光增益介質(zhì)的吸收光譜范圍之內(nèi)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述全固態(tài)激光器的激光增益介質(zhì)為塊狀。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述超連續(xù)光譜產(chǎn)生部分包括高非線(xiàn)性光纖。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述高非線(xiàn)性光纖為光子晶體光纖、微結(jié)構(gòu)光纖或熔融拉錐的單模光纖。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述f_2f部分為雙路干涉儀結(jié)構(gòu)或單路結(jié)構(gòu)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述雙路干涉儀結(jié)構(gòu)包括:
[0015]雙色鏡，用于將輸入光束分成第一光束和第二光束；
[0016]倍頻晶體，用于將所述第一光束進(jìn)行倍頻；
[0017]延時(shí)光路，用于將所述第二光束進(jìn)行延時(shí)；
[00? 8]偏振分光鏡，所述第一光束和所述第二光束在所述偏振分光鏡處達(dá)到時(shí)間上的重合；
[0019]半波片和半波片之后的偏振分光鏡，用于將重合的第一光束和第二光束進(jìn)行合束拍頻，從而產(chǎn)生載波包絡(luò)相移頻率信號(hào)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述雙路干涉儀結(jié)構(gòu)還包括雪崩光電二極管，用于測(cè)量得到載波包絡(luò)相移頻率信號(hào)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述單路結(jié)構(gòu)沿光的傳播方向依次包括:雙色鏡、周期極化的鈮酸鋰晶體、半波片、偏振分光鏡以及雪崩光電二極管。
[0022]本發(fā)明的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)兼?zhèn)淞顺杀镜秃拖辔辉肼暤偷膬?yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有脈沖脈寬短、超連續(xù)光譜相干性好、結(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦偷墓鈱W(xué)頻率梳。
【附圖說(shuō)明】
[0023]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，其中:
[0024]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的超連續(xù)光譜圖；
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的載波包絡(luò)相移頻率測(cè)量信號(hào)；
[0027]圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)的f_2f部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]本實(shí)施例提供一種基于光纖光源栗浦的全固態(tài)光學(xué)頻率梳系統(tǒng)，其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括:
[0031 ] 976nm光纖激光器栗浦的Yb3+:CaYA104(摻鐿的鋁酸釔鈣)固態(tài)激光器01，其激光增益介質(zhì)為塊狀，輸出光的中心波長(zhǎng)為1048nm，典型輸出功率為250mW，輸出光的脈沖寬度為57fs；
[0032]超連續(xù)光譜產(chǎn)生部分02，其接收固態(tài)激光器01的輸出光，主要包括1.3m長(zhǎng)的光子晶體光纖A，其零色散波長(zhǎng)為975nm，纖芯直徑為3.7微米，優(yōu)選地包括光子晶體光纖A之前的聚焦透鏡LI和其之后的準(zhǔn)直透鏡L2，固態(tài)激光器的輸出光部分親合到該光子晶體光纖中，產(chǎn)生超連續(xù)光譜，其中光譜覆蓋了從700nm到1400nm的一個(gè)倍頻程的范圍，如圖2所示；
[0033]f-2f部分03，其接收超連續(xù)光譜產(chǎn)生部分02的輸出光，用于將超連續(xù)光譜的長(zhǎng)波(900nm?1400nm)部分倍頻及拍頻產(chǎn)生載波包絡(luò)相移頻率信號(hào)，其主要包括:雙色鏡B，其對(duì)900nm?1400nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)的光高透，對(duì)700nm?900nm的短波長(zhǎng)的光高反，用于將輸入光束分成長(zhǎng)波的第一光束和短波的第二光束;偏硼酸鋇(BBO)倍頻晶體D，用于將長(zhǎng)波的第一光束進(jìn)行倍頻;延時(shí)光路C，用于將短波的第二光束進(jìn)行延時(shí)，以使得第一光束和第二光束在偏振分光鏡Fl處達(dá)到時(shí)間上的重合，在該實(shí)施例中，延時(shí)光路C采用沿光的傳播方向依次放置的反射鏡Ml、M2、M3和M4;重合的第一光束和第二光束依次經(jīng)過(guò)半波片E、偏振分光鏡F2進(jìn)行合束拍頻，最終由雪崩光電二極管