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亚搏手机app下载:中科院物理所在掺镱光纤光学频率梳研究中取得进展

发布日期:2022-07-23 01:18浏览次数:
本文摘要:仪器计量是现代科学技术发展的最重要基础,高精度的时间频率标准不仅是物理学的前沿研究内容之一,也是目前最准确的计量单位。光学频率巴利作为链接微波频率标准与光学频率标准的核心技术,自1999年发明者以来,很大地推展了仪器计量科学的革命性进展。

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仪器计量是现代科学技术发展的最重要基础,高精度的时间频率标准不仅是物理学的前沿研究内容之一,也是目前最准确的计量单位。光学频率巴利作为链接微波频率标准与光学频率标准的核心技术,自1999年发明者以来,很大地推展了仪器计量科学的革命性进展。

作为“超快”与“超稳”特性的融合,飞秒光学频率巴利(以下全称“光巴利”)融“超宽的光谱”与“超稳的光频”于一身,经历将近二十年的发展,已从必须在类似实验室精心关爱的“婴儿”,茁壮为可在众多领域尽显身手的“超人”,为光学原子钟(光钟)、时频计量、空间远距离仪器测距、地外天体观测、超强辨别光谱学、阿秒脉冲产生等前沿方向的拓展与研究获取了强有力的工具。随着目前光钟的稳定度超过10-18量级,作为计时和传送核对的光巴利稳定度也某种程度拒绝高于10-18,并且相噪线宽大于1Hz,因此发展低稳定度的光巴利,是构建高精度光钟的最重要确保。掺入镱光纤激光器由于具备效率高、光谱长、结构紧凑、运营平稳等优良特性,近年来已沦为飞秒光巴利研究及产品化的主流方案之一。

由于光巴利融合了超快激光及时频计量两个领域的联合前沿内容,中国科学院物理研究所计量测试高技术牵头实验室早在2001年就积极开展了光梳的研究,在中科院及基金委、科技部有关项目的反对下,他们以自己研制的飞秒钛宝石激光为基础,先后研制成功基于f-2f结构及0-f结构的光巴利,其中后者通过技术上的创意,获得了主要指标高于其他光巴利公开发表报导的结果。最近该牵头实验室暨L07两组通过更进一步将掺入镱飞秒光纤光梳的反复频率frep及载波正弦光波频率fceo分别瞄准到超稳激光参照源,测出了秒稳为2×10-18/s(图1)的频率稳定性结果,比起瞄准至射频源的传统方案,频率稳定度提升了5~6个数量级。为了积极开展该项研究,首先他们利用Pound-Drever-Hall技术将一台波长为972nm的连续波半导体激光器瞄准至细致度小于20万的超稳F-P腔上,通过大大优化实验,构建了瞄准时长多达一个月的较宽线宽超稳运营。

与此同时,他们在将飞秒掺入镱光纤激光缩放并展宽光谱到小于一个倍频程的基础上,使用标准的f-2f自参照技术拍频获得了信噪比为40dB(300kHz分辨率)的fceo信号,并融合锁相环技术(PLL)顺利将该fceo信号瞄准至20MHz的射频参照源,在1秒的门时间下,其阿伦方差为1.2×10-17。最后通过将掺入镱飞秒光纤光巴利超强连续谱中的972nm光谱成分与超稳半导体激光的972nm倒数波长相干性外差拍频,并利用PLL技术将获得的拍频信号fbeat(图2a)瞄准,在3小时的倒数运行时间公测得瞄准后的fbeat频率偏移量的皆方根值为575μHz(图2b),对应环内频率不稳定度为2×10-18/(sqrt{τ})(图2c)。

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综合有数文献报导,该结果是目前为止掺入镱光纤光梳所获得的最低频率稳定性结果,涉及结果公开发表在《光学快报》(OpticsExpress,24(25)28993(2016))上。


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