本发明专利技术披露了一种提供大的梳间距的频梳激光器。至少一个实施例包括锁模波导激光系统。锁模波导激光器包括具有波导的激光腔，和腔内的色散控制单元（DCU）。所述DCU对在腔内传播的光束施加角色散、群速度色散（GVD）和空间啁啾。所述DCU能够产生从正值到负值范围的净GVD。在一些实施例中，提供了被设置为光频合成器的可调谐光纤频率梳系统。在至少一个实施例中，低相位噪声微波源可通过具有大于约1GHz的梳间距的光纤梳激光器实施。激光系统适于可批量生产具有大梳间距和低噪声的光纤梳源。应用包括高分辨率光谱分析。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术披露了一种提供大的梳间距的频梳激光器。至少一个实施例包括锁模波导激光系统。锁模波导激光器包括具有波导的激光腔，和腔内的色散控制单元（DCU）。所述DCU对在腔内传播的光束施加角色散、群速度色散（GVD）和空间啁啾。所述DCU能够产生从正值到负值范围的净GVD。在一些实施例中，提供了被设置为光频合成器的可调谐光纤频率梳系统。在至少一个实施例中，低相位噪声微波源可通过具有大于约1GHz的梳间距的光纤梳激光器实施。激光系统适于可批量生产具有大梳间距和低噪声的光纤梳源。应用包括高分辨率光谱分析。【专利说明】具有大的梳间距的频梳源 相关-请的交叉引用本申请涉及申请日为2010年9月30日并且专利技术名称为“Opticalsignalprocessingwithmodelockedlasers” 的美国专利申请 N0.12/895, 127。本申请涉及申请日为2009年12月3日并且专利技术名称为“Highly rare-earth-dopedopticalfibersforfiberlasersandamplifiers 的美国专利申请 N0.12/630, 550。本申请涉及申请日为2009年3月6日并且专利技术名称为“Opticalscanning andimagingsystemsbasedondualpulsedlasersystems的美国专利申请 N0.12/399, 4350本申请涉及申请日为2006年10月13日并且专利技术名称为“Laserbased frequencystandardsandtheirapplication” 的美国专利申请 N0.11/546，998,现为美国专利7，809，222。本申请涉及申请日为2006年3月10日并且专利技术名称为“Pulsedlaser sources”的美国专利申请N0.11/372，859，现为美国专利7，649，915。申请号为 12/895，127、12/630，550、12/399，435、11/546，998 和 11/372，859 的专利申请公开内容在此以其全文形式被结合入本文作为引用。
本专利技术涉及具有大梳间距的光纤梳源和放大器，允许重复率和载波相位控制以及它们应用于精密计量中。
技术介绍
基于光纤激光的梳源对于精密光谱学中的应用变得越来越是选择的激光器。许多所述应用要求在(一)GHz或若干GHz量级的大的梳间距，通过可调重复率的精确梳控制，以及载波相位控制。此外，所述光纤梳的定时(时基)抖动和载波相位噪声应最小化。梳源的许多应用实际上已经被确认并可包括例如高精度频率合成器，所有的光学时钟(參见 T.Udem 等人的 ‘Opticalfrequencymetrology’ , Nature, Vol.416, pp.233 (2002))和用于光谱仪校准的频率标尺(參见C.H.Li等人的‘Alaser frequencycombthatenablesradialvelocitymeasurementswithaprecisionoflcm/, Nature, Vol.，452，pp.610 (2008) )0 其它的应用已经在 1.Hartl 和 Μ.Ε.Fermann 的 Laserbasedfrequencystandardsandtheirappli cat ions 的美国专利 7，809, 222 中得到确认。另ー个重要的应用涉及低相位噪声微波或射频源，用于原子频率标准、雷达和途感，参见 A.Bartels 等人的 Femtosecond-laser-basedsynthesisof ultrastable microwavesignalsfromopticalfrequencyreierences,OpticsLetters, Vol.30,Issue6,pp.667-669(2005).尽管光纤梳技术有许多实际进展，但具有大的梳间距的光纤梳源仍难以制造并且不易适用于(大)批量生产。此外，产生具有宽间距的梳形线的宽频谱是有挑战性的。开发用于中红外光谱区域的实用梳源仍然特别困难。
技术实现思路
在ー个方面，本专利技术涉及可批量生产的具有大的梳间距和低噪声的光纤梳源及其应用。所述梳源基于锁模波导振荡器。至少ー个实施例包括锁模波导梳激光器，所述锁模波导梳激光器在激光腔中具有紧凑的色散控制单元(DCU)。所述DCU可能能够产生从正值到负值范围的净GVD，并优选提供色散的连续调节。在不同的实施例中，DCU可提供较通过基于光纤布拉格光栅(Bragggrating)的色散补偿器可获得的低的多的损耗。在不同的实施例中，使用单个角色散光学元件提供了非常紧凑和易于调节的色散补偿元件。所述色散元件可被结合入锁模波导腔中，允许重复率和载波相位控制及低的载波相位噪声。另外，结合了低损耗带宽控制，这对于构建具有高脉冲能量的脉冲源是有益的。通过在高重复率锁模波导腔内选择大值的负色散，可获得良好的脉冲稳定性。通过波导振荡器的输出的振幅调制进一步促进了具有减小的功率要求的宽带超连续谱产生。通过波导振荡器的输出的振幅调制还进ー步促进了具有减小的功率要求的差频产生。通过实施腔长度调整可快速调谐各梳形线。光纤激光器输出还可被锁定到单频激光器例如量子级联激光器以便产生工作在中红外光谱区域的快速可调光学频率合成器。快速可调频率合成器还可用于吸收光谱学。利用标准的光谱技术和实施宽带吸收光谱，大的梳间距提供各梳形线的分辨率。通过利用光学參考(基准)和梳激光器之间的微波拍频信号将梳激光器锁定至精密光学參考(基准)频率利用具有大的梳间距的光纤梳激光器可构建低相位噪声微波源。拍频信号频率还可与梳激光器的测得的载波包络偏移频率混合以生成二次拍频，所述二次拍频不受梳激光器的载波包络偏移频率波动的影响。通过使反馈电路连接至梳激光器的泵浦功率主动稳定梳激光器的输出功率还可改进微波源的噪声特性。利用具有双波长输出的锁模激光器可进行多外差光谱分析。【专利附图】【附图说明】图1是具有可调梳间距的锁模波导梳激光器的示意性示图。图1A是要与波导结合使用的紧凑的色散控制元件的示意性示图。图1B是示出图1A所示紧凑元件的色散的图表。图2是要与波导结合使用的低损耗色散控制元件的一般部件的示意性示图。图3是包括紧凑的色散控制元件的锁模光纤梳激光器的示意性示图。图4是具有大的梳间距的锁模光纤梳激光系统的示意性示图，包括具有降低的功率要求的用于超连续谱和差频产生的外部调制器。图5是重复率可调激光系统相干耦合到单频激光器的示意性示图。图6是用于宽带精密光谱学的重复率可调梳激光系统的示意性示图。图7是基于具有大的梳间距的光纤激光器的低相位噪声微波源的示意性示图。图8是利用同时工作在两个波长的锁模激光器的多外差光谱系统的示意性示图。【具体实施方式】图1表示用于波导激光系统具有大的梳间距的重复率可调波导激光器100的示例性实施例。可调波导激光器100还可包括重复率和载波相位控制，以及色散控制单元(D⑶)。在本示例中，示出了具用两个腔镜的Fabry-Perot (法布里-拍罗)腔设计，其中第ー腔镜(右側)安装在压电式转换器上，允许活塞式控制。另ー腔镜(左側)用于输出耦合，并且在本示例中毗邻波导。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·费尔曼，I·哈特尔，
申请(专利权)人：IMRA美国公司，
类型：
国别省市：
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