相干電磁波的產(chǎn)生和控制對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，如現(xiàn)代通信系統(tǒng)就依賴于對(duì)無(wú)線電波和光波的統(tǒng)一理論理解，但最初無(wú)線電場(chǎng)和光場(chǎng)之間不存在聯(lián)系，兩者的技術(shù)并不通用。激光器的發(fā)明是對(duì)射頻振蕩器的光學(xué)模擬，成為連接微波頻率和光學(xué)頻率之間的橋梁。光頻梳的誕生依賴于鎖模這一非線性光學(xué)過(guò)程，通過(guò)鎖模技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)等頻率間隔的激光縱模分布，并在模式之間建立相位同步，在時(shí)域上形成超短激光脈沖。

光頻梳在頻域上是一系列等間隔的頻率線，結(jié)構(gòu)類似梳齒，這些頻率成分可以用下式描述：ƒn = nƒr e p + ƒ0，其中ƒr e p 是頻率線的間隔，同時(shí)也是脈沖的重復(fù)頻率，而ƒ0是所有模式共有的偏移頻率。對(duì)于大部分光學(xué)頻率梳來(lái)說(shuō)，ƒr e p 一般在0.1-10 GHz之間。如果將ƒr e p 和ƒ0都穩(wěn)定在已知的精確射頻參考上，就可以得到疊加在一束脈沖中的~105個(gè)穩(wěn)定的頻率梳齒，光學(xué)頻率梳為時(shí)間和頻率計(jì)量提供了超精密標(biāo)準(zhǔn)，已成為精密光譜和測(cè)量領(lǐng)域的常用工具。

奧創(chuàng)光子目前已推出的1064 nm光纖光學(xué)頻率梳，是國(guó)內(nèi)首款波長(zhǎng)為1064nm的產(chǎn)品級(jí)光頻梳光源，是對(duì)市場(chǎng)上常見(jiàn)的1.55μm波長(zhǎng)光頻梳的有益補(bǔ)充；它是專為光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的使用而設(shè)計(jì)制造，可以和用戶的應(yīng)用方案相結(jié)合，組成緊湊便捷的精密光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)。該光頻梳系統(tǒng)內(nèi)部采用模塊化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)配置內(nèi)含高精度參考原子時(shí)鐘、飛秒光纖激光器，支持10-12數(shù)量級(jí)的頻率測(cè)量精度，并可提供穩(wěn)定的光梳脈沖輸出作為種子源，可用于氣體檢測(cè)、光譜傳感、高精度CW激光穩(wěn)頻、激光器頻率校準(zhǔn)、長(zhǎng)度計(jì)量、光纖鏈路、LIDAR等應(yīng)用。

該光學(xué)頻率梳以9字腔飛秒鎖模光纖激光器作為核心，采用f-2f技術(shù)獲取載波相位頻率fceo，通過(guò)激光諧振腔內(nèi)的PZT和相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)重復(fù)頻率f0和fceo的鎖定，其標(biāo)準(zhǔn)頻率參考為高穩(wěn)時(shí)鐘信號(hào)，如原子鐘或高穩(wěn)晶振信號(hào)，如下圖所示。

下面以某標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品為例進(jìn)行介紹，整體架構(gòu)如下：其通過(guò)自帶的10MHz射頻參考源和自參考模塊，將重復(fù)頻率鎖定到100MHz，fceo鎖定到10MHz，重復(fù)頻率可在±10kHz范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。為了便于使用，本產(chǎn)品支持觸屏操控，并提供LAN遠(yuǎn)程控制，無(wú)論是近端還是遠(yuǎn)程均可實(shí)現(xiàn)操作。其內(nèi)種子源、放大器等均采用保偏設(shè)計(jì)，具有3個(gè)以上保偏光纖輸出端口，輸出~mW量級(jí)的光梳脈沖，一個(gè)光學(xué)參考源的輸入端口用于提高光梳的頻率精度及穩(wěn)定度。根據(jù)客戶需求可配備外部倍頻模塊，實(shí)現(xiàn)532 nm線偏振空間光輸出。

其典型輸出：中心波長(zhǎng)為~1064 nm，3dB帶寬>20 nm，脈寬<100 fs，如下圖所示。產(chǎn)品本身帶有CEO頻率和重復(fù)頻率的信號(hào)輸出端口，可實(shí)現(xiàn)對(duì)CEO和重復(fù)頻率的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其CEO偏頻的信噪比可達(dá)約30dB（100 kHz @ RBW&VBW），如下圖所示。

在鎖定到內(nèi)部射頻參考時(shí)以阿倫方差表示的頻率穩(wěn)定度達(dá)到<2×10-10（1s）及<2×10-13（1000s）；在鎖定到穩(wěn)定的外部光學(xué)參考源時(shí)其頻率指標(biāo)將和參考源一致，可達(dá)到頻率穩(wěn)定度<3×10-13（1s）及<7×10-15（1000s）。作為對(duì)比，該技術(shù)指標(biāo)與歐美多家商用光頻梳制造商的報(bào)道產(chǎn)品相比，頻率穩(wěn)定度相當(dāng)。

該光頻梳裝置可含有光學(xué)測(cè)量輸入端口（1.06 μm），通過(guò)光纖端口輸入待測(cè)激光即可實(shí)現(xiàn)高精度的頻率測(cè)量。對(duì)于更高精度的需求，本產(chǎn)品提供光學(xué)參考的輸入端口，可以有一個(gè)或多個(gè)CW激光輸入，用戶可以選擇連接指定激光功率的光纖，CW激光將和光梳進(jìn)行拍頻，由內(nèi)部的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，甚至可以將光梳鎖定到某個(gè)輸入的CW激光器。奧創(chuàng)光子可為客戶提供高度定制化服務(wù)，通過(guò)可選的外部模塊實(shí)現(xiàn)多端口輸出，支持更高的輸出功率、定制化的光譜及脈寬。得益于工業(yè)化的光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和奧創(chuàng)光子特有的高穩(wěn)定鎖模技術(shù)，該光頻梳產(chǎn)品在多種使用環(huán)境下都能保證正常工作，輸出激光功率可接受不同用戶的需求來(lái)定制，覆蓋10毫瓦~1瓦范圍。

在與飛秒光頻梳用戶的合作過(guò)程，奧創(chuàng)光子受市場(chǎng)的促動(dòng)，也發(fā)展了支持雙梳光譜實(shí)驗(yàn)的訂制化光頻梳。雙梳光譜技術(shù)是一種無(wú)需移動(dòng)部件的傅立葉變換干涉測(cè)量梳狀方法，這種頻率梳譜是目前最受關(guān)注的儀器方案。它利用頻率梳的頻率分辨率、頻率精度、寬帶寬和亮度，實(shí)現(xiàn)超高分辨率、高靈敏度的寬帶光譜。通過(guò)使用兩個(gè)相干頻率梳，雙梳光譜允許在梳齒的基礎(chǔ)上快速測(cè)量樣品的光譜響應(yīng)，而不受傳統(tǒng)光譜儀的尺寸限制或儀器響應(yīng)限制。目前雙梳光譜已經(jīng)在近紅外波段取得大量的驗(yàn)證成果，已經(jīng)有了雙梳吸收光譜、光聲光譜和拉曼光譜等成熟技術(shù)，且在中紅外和太赫茲波段不斷探索，可以期待未來(lái)的進(jìn)一步應(yīng)用。

可以推測(cè)在未來(lái)，奧創(chuàng)光子的系列化桌面型光頻梳產(chǎn)品組合成雙梳光譜發(fā)生器，將成為一種靈活的光譜分析工具，可以在實(shí)驗(yàn)室和實(shí)地的許多應(yīng)用中取代傳統(tǒng)的傅里葉紅外光譜儀，從而在更緊湊的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和靈敏度。

奧創(chuàng)光子技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事工業(yè)級(jí)飛秒激光器及其核心器件研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。總部坐落于浙江省杭州市，目前擁有約10000平方米光學(xué)潔凈室和辦公區(qū)。公司創(chuàng)始核心團(tuán)隊(duì)由中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室核心隊(duì)伍及海歸超快激光器工程化專家共同組成，其中包括國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃專家、國(guó)際知名超快激光器企業(yè)首席設(shè)計(jì)師等，是目前國(guó)內(nèi)超快激光領(lǐng)域的先行者和引領(lǐng)者。

自2018年創(chuàng)立以來(lái)，公司已申請(qǐng)150余項(xiàng)專利，已擁有核心技術(shù)包括NALM全光纖長(zhǎng)壽命鎖模種子源量產(chǎn)工藝、高階色散可調(diào)控CFBG制作工藝、拋物脈沖高保真光纖CPA技術(shù)、高增益innoslab放大器封裝工藝及技術(shù)等，結(jié)合100%自主設(shè)計(jì)的超快種子源、溫度調(diào)諧式啁啾光纖光柵等核心器件，已成功推出千瓦級(jí)、毫焦級(jí)、超短脈寬等系列化飛秒激光器產(chǎn)品，并在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域批量出貨，年量產(chǎn)出貨超過(guò)500臺(tái)，打破了該領(lǐng)域被國(guó)外產(chǎn)品長(zhǎng)期壟斷的局面。

文章來(lái)源：奧創(chuàng)光子

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