光纖激光頻率梳具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作方便等優(yōu)點,應(yīng)用廣泛。在諸如精密激光光譜和微波光子學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域,梳齒間距是一個非常重要的參數(shù)。光纖激光頻率梳的梳齒間距主要由模鎖脈沖重復(fù)頻率決定,而重復(fù)頻率依賴于腔長,若需對梳齒間距進行較大調(diào)整,則需重新設(shè)計激光器腔長,這給實際應(yīng)用帶來了極大困難。
在前期研制的低噪聲光纖激光頻率梳基礎(chǔ)上,該課題組通過在腔內(nèi)引入低色散光纖,通過調(diào)控泵浦功率,實現(xiàn)了對激光器基本周期鎖模(FML)和PD-ML的有效控制以及二者之間的開關(guān)切換。并且,通過優(yōu)化FML與PD-ML可切換的光纖激光器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計,實現(xiàn)了激光器在兩種工作模式下輸出脈沖特性幾乎相同;由此實驗證明了PD-ML產(chǎn)生的新梳齒與FML梳齒密切相關(guān),且具有相同的載波包絡(luò)偏置頻率,從而可通過控制泵浦和腔長來實現(xiàn)PD-ML激光器載波包絡(luò)偏移頻率和重復(fù)頻率的鎖定。不僅如此,采用結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同的f-2f自差拍系統(tǒng)及鎖定電子學(xué)電路,在同一臺光纖激光器上得到了PD-ML和FML兩種工作模式下的光梳,重復(fù)率分別為104.66和209.32 MHz,且僅通過調(diào)整泵浦驅(qū)動大小就實現(xiàn)了兩種重復(fù)率間的開關(guān)切換。
這種新型可開關(guān)切換重復(fù)率的光梳在光學(xué)頻率計量、相干光脈沖合成、微波光子學(xué)等領(lǐng)域具有潛在的重要應(yīng)用。該項研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(B類)等的資助。
(a)雙倍周期鎖模光纖激光頻率梳結(jié)構(gòu),1s 計數(shù)門控時間下(b) fr 和 (c) fr/2 信號鎖定后實時抖動。
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