Characterization of timing jitter spectra in free-running mode-locked lasers with 340 dB dynamic range over 10 decades of Fourier frequency
我们证明了一种方法，使准确的定时抖动谱密度特性的自由运行的锁模激光振荡器超过10十年的傅立叶频率从兆赫到几十兆赫的范围。该方法是基于分析的输入电压噪声从激光器和输出电压噪声从平衡的光学互相关器（BOC），当两个锁模激光器的重复频率同步的BOC。作为演示实验，测量了动态范围大于340 dB的自由运转锁模铒光纤激光器在1 mHz ~ 38.5MHz（奈奎斯特频率）傅里叶频率范围内的定时抖动谱。所演示的方法可以解决不同的噪声机制，导致特定的抖动特性在自由运行的锁模激光振荡器的时间尺度从1000秒的巨大范围<100-ns to >。
2014-11-30 physics.ins-det physics.optics
An asymmetric dual-loop feedback scheme with optimized second delay time to suppress spurious tones and timing jitter of self-mode-locked quantum dash lasers
本文提出了一种非对称双环反馈方案来抑制传统单、双环反馈自锁模量子冲激光器中的外腔边模。在这封信中，我们通过优化第二延迟时间的长度来实现对杂散音的最佳抑制。我们观察到，与单环反馈相比，腔长差异较大（约8倍）的非对称双环反馈消除了所有外腔侧模，并产生了接近主峰的平坦RF光谱，具有较低的定时抖动。还观察到RF线宽的显著减小和定时抖动的减小作为增加的第二反馈延迟时间的函数。基于这种反馈配置的实验结果验证了最近发表的数值模拟的预测。这种有趣的非对称双环反馈方案为基于锁模激光器的无边带光电振荡器提供了最简单、有效和成本有效的稳定。
2018-02-16 physics.ins-det physics.optics
Gigahertz repetition rate, sub-femtosecond timing jitter optical pulse train directly generated from a mode-locked Yb:KYW laser
我们表明，一个1.13 GHz的重复率的光脉冲训练与0.70 fs的高频定时抖动（17.5 kHz - 10 MHz的集成带宽，其中测量仪器限制的本底噪声贡献0.41 fs在10 MHz的带宽）可以直接从一个自由运行，单模二极管泵浦Yb：KYW激光器锁模单壁碳纳米管（SWCNT）涂层镜。据我们所知，这是有史以来测量的具有GHz重复率的最低定时抖动光脉冲训练。如果此脉冲训练用于565 MHz信号（脉冲训练的奈奎斯特频率）的直接采样，则所演示的抖动水平对应于17.8的预计有效位数（ENOB），这远高于50欧姆负载电阻的热噪声限值（~14位）。
2013-11-24 physics.ins-det physics.optics
Ultralow Phase Noise Microwave Generation From Mode-Locked Er-Fiber Lasers With Subfemtosecond Integrated Timing Jitter
我们展示了超低相位噪声10 GHz微波信号的产生从自由运行的锁模铒光纤激光器与-142和-157 dBc/Hz的单边带绝对相位噪声在10和100 kHz的偏移频率，分别。在1 kHz至5 GHz（奈奎斯特频率）偏移频率范围内积分时，绝对RMS时序抖动为1.5 fs。在微波发生器通常使用的10 kHz至10 MHz积分带宽中，RMS积分抖动为0.49 fs。Er光纤激光器在接近零色散的展宽脉冲状态下工作，以最小化提取微波的相位噪声。为了抑制光电转换过程中多余的相位噪声，采用基于光纤Sagnac环的光-微波相位检测器将低噪声压控振荡器与光纤激光器同步。
2013-11-04 physics.ins-det physics.optics
Non-Gaussian Statistics of the Soliton Timing Jitter due to Amplifier Noise
基于孤子的一阶微扰理论，发现由放大器噪声引起的Gordon-Haus定时抖动服从非高斯分布。与线性化扰动理论给出的高斯分布相比，频率和定时抖动都有较大的拖尾概率。定时抖动比频率抖动更接近高斯分布。
2003-04-29 physics.data-an physics.optics
High-precision Distribution of Highly-stable Optical Pulse Trains with Sub-10-fs Timing Jitter
高精度光脉冲序列的光纤传输在许多领域产生了巨大的影响。在大多数已发表的工作中，精度仍然从根本上受到一些不可避免的噪声的限制，例如来自传统光电二极管的热噪声和散粒噪声，来自混频器的热噪声。在此，我们提出一种新的高精度定时分配系统，通过使用高精度相位检测器来克服这些限制。我们不使用光电二极管和微波混频器，而是使用多个基于光纤Sagnac环的光-微波相位检测器来实现光电转换和相位测量，以抑制噪声并实现超高精度。一个10公里的光纤链路分布实验表明，我们的系统提供了一个4.6*10-15@1-s和6.1*10-18@10000-s的水平的剩余不稳定性，与集成的定时抖动低至3.8 fs的带宽为1 Hz至100 KHz。这种低的不稳定性和定时抖动使得我们的系统可以用于光学时钟分配或需要极高精度频率时间同步的设备的应用。
2014-02-23 physics.optics
Maximum-Likelihood Detection of Soliton with Timing Jitter
利用具有定时抖动和噪声的孤子的极大似然检测器（MLD），除了比特间隔的走离之外，定时抖动不会降低MLD的性能。当采用重要采样方法模拟MLD时，即使定时抖动标准差与孤子的半高宽相同，信噪比损失也只有0.2dB左右。MLD比传统的方案更好地延长了判决窗口，且加性噪声与窗口宽度成正比。
2004-05-20 physics.ins-det physics.optics
Optimum stabilization of self-mode-locked quantum dash lasers using dual optical feedback with improved tolerance against phase delay mismatch
实验研究了在增益区单光反馈和双光反馈作用下，发射波长为~ 1.55 μ m，重复频率为~ 21 GHz的自锁模两区量子dash激光器在宽延迟调谐范围内的射频线宽和定时抖动。各种反馈条件进行了调查和最佳水平确定的最窄线宽和减少的单，双环路配置的定时抖动。我们表明，双环反馈，与较短的反馈腔调谐到完全谐振，其次是微调的相位较长的反馈腔，在最宽的延迟范围内，提供稳定的窄RF频谱，不像单环反馈。此外，对于双环路配置，在完全谐振条件下，集成时序抖动从3.9 ps降至295 fs [10 kHz-100 MHz]，RF线宽从100 kHz缩窄至< 1 kHz，基频边模抑制超过30 dB。我们表明，两个外腔的单独微调的双环路光反馈是远远优于单回路反馈，增加了系统对相位延迟失配的容忍度，使其成为一个强大的和具有成本效益的技术开发实用，可靠和低噪声的锁模激光器，光电振荡器和脉冲光子电路。
2017-05-24 physics.optics
Mapping ultrafast timing jitter in dispersion-managed 89 GHz frequency microcombs via self-heterodyne linear interferometry
本文通过自外差线性干涉仪，表征了色散管理89 GHz频率微梳在多种锁模状态下的飞秒时间抖动，单孤子态达到近散粒噪声极限，积分抖动仅1.7 fs。
2025-04-21 physics.optics
Compact, all-PM fiber integrated and alignment-free ultrafast Yb:fiber NALM laser with sub-femtosecond timing jitter
报道了一种基于非线性放大环镜（NALM）的色散补偿锁模Yb：YAG光纤振荡器的简单紧凑的设计。全保偏光纤集成激光器采用啁啾光纤布拉格光栅（CFBG）进行色散补偿，并采用光纤集成非互易相位偏置器件，实现了无色散补偿。通过数值模拟振荡器中脉冲的演化过程，并分析其对激光器性能的影响，确定了主要的设计参数。在实验上，我们实现了88 fs的压缩脉冲持续时间与亚fs的定时抖动在54 MHz的重复率和51 mW的输出功率与5.5 * 10-5 [20 Hz，1 MHz]集成的相对强度噪声（RIN）。此外，我们证明了紧密的相位锁定的激光器的载波包络偏移频率（fceo）的一个稳定的射频（RF）的参考和一个频率梳齿的一个稳定的光学参考在291太赫兹。
2021-01-08 physics.optics
Timing characterization of 100 GHz passively mode-locked discrete mode laser diodes
本文报道了被动锁模离散模半导体激光源的定时稳定性。这些是具有用于光谱过滤的空间变化折射率分布的边缘发射装置。两个器件的锁模频率为100 GHz的特点。第一个器件被设计为支持六种模式的梳状，并产生近傅立叶限制的1.9 ps脉冲。第二个支持四个主要模式，导致光强度的正弦调制。使用互相关技术，我们测量了一个20 fs的脉冲到脉冲的定时抖动的第一个设备，而对于第二个设备，1 MHz的模式拍频（RF）线宽测量使用外差混合在半导体光放大器。这些结果与等效法布里-珀罗激光器获得的结果的比较表明，所采用的光谱过滤机制不会对这些被动锁模器件的定时特性产生不利影响。
2011-12-21 physics.optics
Phase Statistics of Soliton
当孤子受放大器噪声扰动时，得到了孤子相位抖动的特征函数。除了幅度抖动引起的非线性相位噪声外，还分析了频率和定时抖动引起的非线性相位噪声。由于非线性相位噪声不是高斯分布的，因此整体相位抖动也是非高斯的。对于固定的平均非线性相移，来自频率和定时抖动的非线性相位噪声的贡献随着距离和信噪比而减小。
2003-07-13 physics.optics
Single-photon detection timing jitter in a visible light photon counter
可见光光子计数器（VLPC）作为光子探测器具有许多吸引人的特性，例如高量子效率和光子数分辨率。我们报告测量的单光子定时抖动的VLPC，时间相关的单光子计数测量中的一个关键性能因素，在光纤耦合闭合循环制冷机。在波长为550 nm时，测得的定时抖动为240 ps，暗计数率为25 000计数/秒。定时抖动在较长波长处适度地增加到1000 nm处的300 ps，并且随着量子效率降低而在较低偏置电压处大幅增加。
2010-01-27 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Unveiling the relative timing jitter in counter propagating all normal dispersion (CANDi) dual-comb fiber laser
反向传播全正常色散光纤激光器是一种新兴的高能量单腔双梳状激光光源。其相对定时抖动（RTJ），双梳定时精度和光谱分辨率的关键参数，还没有得到全面的研究。在本文中，我们提高了国家的最先进的CANDi光纤激光器的脉冲能量从1 nJ到8 nJ。然后，我们介绍了一种新的参考自由RTJ表征技术，提供了拍摄到拍摄的测量能力，在飞秒精度的第一次。测量本底噪声达到1.6 × 10 -7 fs 2/Hz，相应的积分测量精度仅为1.8fs（1 kHz，20 MHz）。利用这种新的表征工具，我们能够详细研究CANDi激光器的RTJ的物理起源。我们首先验证了腔长起伏对RTJ没有贡献。然后，我们测量了积分RTJ为39 fs（1 kHz，20 MHz），并确定了泵浦相对强度噪声（RIN）是导致积分RTJ的主要因素，特别是泵浦RIN通过Gordon-Haus效应耦合到RTJ。最后讨论了减小自由运转CANDi激光器RTJ的方法。该工作为提高CANDi激光器等紧凑型单腔双梳系统的性能提供了一般性指导，有利于各种双梳应用。
2022-05-25 physics.optics
Power spectral density analysis of relative comb-line phase jitter in a twin-soliton molecule
研究两个有界光孤子之间的相对相位演化对于开发更大通信容量的光纤传输线、提高超快表征方法的分辨率以及发展全光信息存储具有重要意义。本文研究了被动锁模铒光纤激光器产生的孤子分子对的相对梳状线相位抖动功率谱密度（PSD）。通过跟踪某一光谱干涉条纹中两个选定波长之间的光强差，采用平衡检测法测量相对梳状线相位噪声PSD。估计的测量分辨率为10^（-14）rad ~ 2/Hz，估计的10 MHz至100 Hz的积分相位噪声为2.04 mrad。估计的相对线宽远低于1 mHz。相位噪声PSD和强度噪声PSD的比较表明，AM-PM转换在两个孤子之间的相对相位抖动动力学中起着重要的作用。我们的光谱干涉条纹跟踪技术是有吸引力的，因为它的简单性，并显示出在超高分辨率的相位噪声测量的潜力，提供了一个超灵敏的替代方法的相对相位噪声稳定的光孤子分子之间的两个独立的锁模激光器和光学长度稳定的干涉仪。
2021-02-06 physics.optics
Timing jitter characterization of free-running dual-comb laser with sub-attosecond resolution using optical heterodyne detection
从双梳系统发射的脉冲序列被设计为具有低的相对定时抖动，使得它们对于许多光学测量技术例如光学测距和光谱学是有用的。然而，低抖动双梳系统的表征是具有挑战性的，因为它需要具有高灵敏度的测量技术。出于这一挑战，我们开发了一种基于光外差检测方法的技术，用于测量两个脉冲序列的相对定时抖动。该方法适用于具有基本上任何重复率差的双梳系统。此外，所提出的方法允许采样率的连续和精确的跟踪。为了证明该技术，我们进行了详细的表征的单模二极管泵浦的$\mathrm{Yb:CaF_2}$双梳状激光器从一个自由运行的偏振复用腔。这种新型激光器在160 MHz重复频率下产生115 fs的脉冲，每个梳齿的平均功率为130 mW，两个脉冲序列之间的相对定时抖动的检测本底噪声达到$8.0 \times 10^{-7} \, \mathrm{fs}^2/\mathrm{Hz} \; ( \sim 896 \: \mathrm{zs}/\sqrt{\mathrm{Hz}} )$，在100 Hz到1 MHz范围内积分时，相对均方根（rms）定时抖动为13 fs。这一性能表明，所演示的激光器与实际的双梳光谱、测距和采样应用高度兼容。此外，我们的研究结果表明，相对定时噪声测量技术可以表征双梳系统工作在自由运行模式或有限的重复率差，同时提供亚阿秒的分辨率，这是不可行的任何其他方法之前。
2022-01-21 physics.ins-det physics.optics
Stabilization of self-mode-locked quantum dash lasers by symmetric dual-loop optical feedback
我们报道了对称双环光反馈对1550 nm自锁模两段量子dash激光器的射频线宽和定时抖动影响的实验研究。研究了各种反馈方案，并确定了最佳水平，以获得最宽的RF线宽和低定时抖动，以及单环和对称双环反馈。两个对称的双环配置，平衡和不平衡的反馈比，进行了研究。我们证明了不平衡对称双环反馈，与内腔谐振和外环的精细延迟调谐，在很宽的延迟范围内提供最窄的RF线宽和降低的定时抖动，不像单个和平衡对称双环配置。与自由运行相比，这种反馈长度为80和140 m的配置在最宽的延迟范围内分别将RF线宽缩小了4- 67倍和10- 100倍。对于对称双环反馈，确定了不同功率分配比通过反馈回路的影响。我们的研究结果表明，对称双环反馈是明显更有效的比单环反馈，在减少RF线宽和定时抖动，是延迟相位的敏感性低得多，使这种技术的应用的鲁棒性和对准公差是必不可少的理想选择。
2018-02-16 physics.ins-det physics.optics
Overcoming Residual Timing Jitter in Pump-Probe Interferometry via Weak Value Amplification and Deep Learning
该研究提出结合弱值放大（WVA）与深度学习的混合方法，抑制泵浦-探测干涉测量中残余定时抖动的限制效应，通过CNN回归器和分类器实现高精度延迟估计，优于传统方法，为阿秒计量和超快光谱学精度提升提供新框架。
2025-11-15 physics.optics
Feedback and harmonic locking of slot-type optomechanical oscillators to external low-noise reference clocks
我们展示了反馈和谐波锁定芯片级槽型光机械振荡器的外部低噪声参考时钟，抑制定时抖动的三个数量级。反馈和补偿技术显著降低了接近载波的相位噪声，尤其是在积分均方根定时抖动的锁定带宽内。通过高阶载波信号的谐波锁定也证明了类似的相位噪声和集成的均方根定时抖动减少。通过跟踪参考时钟，芯片级光机械振荡器可在80 kHz范围内调谐，在可调谐射频光子平台中具有潜在应用。
2013-03-09 physics.optics
Timing Jitter Induced by Stochastic Baseline Fluctuations in High-Count-Rate Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
Shanghai Key Laboratory of Superconductor Integrated Circuit Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（上海超导集成电路技术重点实验室，中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；National Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（国家集成电路材料重点实验室，中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物质科学与光电工程中心）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）
研究揭示了高计数率下超导纳米线单光子探测器中定时抖动的根源，指出随机基线波动是主要因素，并提出了一种随机过程框架来优化有限内存高速光子计数系统。
2026-05-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Timing jitter in photon detection by straight superconducting nanowires: Effect of magnetic field and photon flux
研究了外加磁场和光子通量对NbN超导直纳米线光子探测定时抖动的影响。在800和1560 nm两个波长处，光子计数出现时间的统计分布在小时间段呈现高斯型，在大时间段呈现指数尾。对于能量较小的光子，特征指数时间较大，并随外部磁场而增加，而分布的高斯部分的变化不太明显。增加的光子通量驱动纳米线从量子检测模式到测热模式，测热模式平均了光子产生的非平衡电子总数的波动，并大大减少了抖动。这两种模式分布的高斯部分之间的差异提供了电子数波动的度量。相应的标准偏差随着光子能量的增加而增加。我们表明，二维热点检测模型定性地解释了磁场的影响。
2018-06-19 physics.ins-det physics.optics
Electronic Phase Detection with sub-10 fs Timing Jitter for Terahertz Time-Domain Spectroscopy Systems
基于谐振器内部重复率调制的太赫兹时域光谱系统，例如SLAPCOPS [12]和ECOPS [11]，依赖于电子相位检测器，其通常倾向于表现出不可忽略的随机和系统定时误差。这大大限制了记录信息的质量。在这里，我们提出了我们最近的尝试，以减少这些错误在我们自己的电子相位检测系统的结果。从59.0 fs到8.6 fs的超过六倍的时间抖动减少导致可利用的太赫兹带宽和信噪比的显著增加。此外，利用我们的干涉监测延迟线作为校准标准，系统误差几乎可以完全消除，因此，光谱吸收线的优良分辨率可以实现。这些改进将我们基于电子相位检测的多层厚度测量的精度提高了五倍以上，将整体性能推向了亚微米级。
2022-07-20 physics.ins-det physics.optics
Influence of noise-induced modulations on the timing stability of passively mode-locked semiconductor laser subject to optical feedback
研究发现单外腔反馈的被动锁模激光器在短时间尺度上存在大幅定时波动，导致传统定时抖动估计方法产生较大误差；通过添加适当长度的第二反馈腔可显著抑制噪声诱导调制，改善短时和长时定时稳定性。
2025-04-25 physics.comp-ph physics.optics
Femtosecond resolution timing jitter correction on a TW scale Ti:sapphire laser system for FEL pump-probe experiments
本文提出一种亚飞秒分辨率的单发非共线互相关器，通过反馈将TW级钛宝石激光输出与种子振荡器的时间同步稳定在约3 fs RMS，支持FEL飞秒泵浦-探测实验。
2015-09-10 physics.ins-det physics.optics
Modeling of jitter correction methods for asynchronous optical sampling
The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Network Service Systems Labs., NTT Inc.（NTT公司网络服务系统实验室）；RIKEN Center for Advanced Photonics, RIKEN（理化学研究所先进光子学中心）
本文提出基于相位噪声谱的公式化与仿真模型，量化传统触发与软件抖动校正的对比，并通过补偿功率退化恢复无抖动光谱，为优化ASOPS系统提供通用设计框架。
2026-09-09 physics.optics
Jitter-calibrated second-order correlation measurement of low-repetition-rate pulsed excitation
本文报道了一种在低重复频率脉冲激励（1 kHz）下实现二阶相关（$g^2(τ)$）测量的新技术，通过校准定时抖动来恢复横向$g^2(τ)$曲线并确定$g^2(0)$。我们使用CdSe纳米线（NW）激光演示抖动校准的$g^2(τ)$测量，其中$g^2(0)$演化显示了激光发射跃迁过程。激励脉冲被分成参考和激励通道，这使得当激励脉冲具有显著的定时抖动和低重复率时能够进行抖动校准。利用参考信号对单光子信号进行校准和重排后，可以完整地恢复横向$g^2(τ)$曲线，并证明了$g^2(0)$的演化过程。
2022-03-17 physics.ins-det physics.optics
Quantum diffusion of microcavity solitons
本文实验研究微腔孤子的量子扩散及其对定时抖动的影响，通过反向传播孤子测量揭示量子极限，确立孤子微梳定时抖动的基本极限。
2020-03-14 physics.optics
Attosecond resolution from free running interferometric measurements
阿秒测量揭示了原子、分子和凝聚态物质光电离动力学的新物理见解。然而，在这样的时间尺度上，即使很小的定时抖动也会显著降低泵浦探测测量中的时间分辨率。在这里，我们提出了一种新的技术来检索阿秒延迟，从一个完善的阿秒干涉技术，称为重建阿秒跳动的双光子跃迁干涉（RABBITT），这是不受时间抖动，并显着提高了国家的最先进的实验精度。我们将这种新技术称为定时抖动不受影响的Rabbitt时间延迟提取方法，简称为TURTLE。使用这种TURTLE技术，我们可以测量氩和氖之间的阿秒电离时间延迟与以前的测量完全一致。TURTLE技术允许阿秒时间分辨率，而无需泵浦-探测时间延迟稳定，也无需阿秒脉冲，因为仅需要稳定的XUV频率梳作为泵浦。例如，这将更容易在自由电子激光器上进行阿秒测量，从而为阿秒科学提供有价值的工具。在这里，我们还提供了一个MATLAB代码，用于TURTLE拟合，并相应地引用。
2020-03-05 physics.optics
A Functional Mapping for Passively Mode-Locked Semiconductor Lasers
提出了一种分析被动锁模半导体激光器的新方法，该方法可以有效地进行参数扫描和时间抖动分析。它允许访问超低重复率制度，脉冲成为本地化的状态。包括缓慢（例如热）过程或横向动力学的分析变得可行。我们的方法桥接了现象学的，但高效的，脉冲迭代模型，即豪斯主方程，和更多涉及的第一原理描述依赖于时间延迟方程之间的鸿沟。我们的迭代功能映射利用快速和慢速阶段之间的锁模制度的基本划分，并允许计算的动态仅在脉冲附近。减少的模拟时间和内存足迹高达两个数量级的证明。最后，映射还提供了一个一般的框架推导的Haus主方程的第一原理模型的基础上延迟微分方程。
2018-04-26 physics.optics
Travelling-wave single-photon detectors integrated with diamond photonic circuits - operation at visible and telecom wavelengths with a timing jitter down to 23 ps
我们报道了集成多晶金刚石光子电路的行波超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的设计、制备和测量。我们分析了它们在1600 nm和765 nm附近的近红外波长范围内的性能。近红外探测对于与电信基础设施的兼容性是重要的，而在可见光波长范围内的操作对于与金刚石中的硅空位中心的发射线的兼容性是相关的，金刚石中的硅空位中心可以用作有效的单光子源。我们的探测器具有高临界电流（高达31 μA）和高效率（在765 nm时高达74%）、噪声等效功率（在765 nm时低至4.4*10^-19 W/（Hz^1/2））和定时抖动（低至23 ps）方面的高性能。
2016-03-07 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Few-photon imaging at 1550 nm using a low-timing-jitter superconducting nanowire single-photon detector
本文提出基于低抖动超导纳米线单光子探测器的1550 nm激光深度成像系统，通过亚皮秒时间箱直接计数实现毫米级分辨率三维重建，无需复杂拟合算法且优于传统高斯拟合方法。
2015-06-25 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Low-noise, 2-W average power, 112-fs Kerr-lens mode-locked Ho:CALGO laser at 2.1 um
本文报道了一种2.1微米带内泵浦软光阑克尔透镜锁模Ho:CALGO激光器，实现2瓦平均功率、112飞秒脉冲及优异低噪声性能，为100飞秒级掺杂块状材料锁模激光的最高平均功率。
2023-03-16 physics.optics
Dual optical frequency combs with ultra-low relative phase jitters from 550 nm to 1020 nm for precision spectroscopy
在这里，超低的相对相位抖动在宽光谱范围内实现了双钛：蓝宝石光学频率梳。这两个光学频率梳被独立地锁相到通过商用光纤网络传送的Sr光晶格时钟激光器。我们证实，在光学频率梳从550 nm到1020 nm的整个波长范围内，从8.3 mHz到200 kHz积分的两个梳之间的相对相位抖动低于1 rad，对应于低于8.3 mHz的相对线宽。我们的工作为超高精度双梳光谱技术铺平了道路，该技术通过简单的设置覆盖了宽光谱范围，并提供了在宽波长范围内具有极高稳定性的绝对光学频率基准。
2022-03-18 physics.ins-det physics.optics
Brillouin laser-driven terahertz oscillator up to 3 THz with femtosecond-level timing jitter
本文提出一种基于光纤腔受激布里渊散射的双波长激光方案，结合光注入锁定和单行载流子光电二极管，在300 GHz至3 THz范围内实现相位噪声低于-100 dBc/Hz、定时抖动低于10 as/√Hz的太赫兹波生成，为可调谐太赫兹源的光谱纯度树立了新基准。
2023-11-29 physics.ins-det physics.optics
Spontaneous emission noise in mode-locked lasers and frequency combs
放大自发发射（ASE）在锁模激光器或频率梳中引起脉冲能量、光相位和脉冲强度包络定时的波动.本文从每个纵模激光器一个ASE光子往返的假设出发，重新推导了激光器中三种基本类型量子噪声的解析方程.为此，我们分析了相干腔内场和光谱局部ASE光子作为后者的波长和相位的函数的干涉。在所有波长和相位上进行积分，并考虑随机噪声，我们计算ASE引起的抖动所考虑的所有数量。继续这种方法，然后，我们推导出一个表达式所产生的载波包络相位噪声的梳，到目前为止，只有数值估计存在。我们进一步计算分析估计ASE引起的脉冲啁啾和持续时间的变化，并解决在锁模激光器中产生的脉冲对比度和产生的相干性的问题。考虑到三个例子的情况下，我们最后计算估计的所有数量分析。总之，我们的分析提供了锁模激光器中ASE效应的全面视图，它结合了文献中许多分散的报告。
2020-04-02 physics.optics
Analysis and filtering of phase noise in an optical frequency comb at the quantum limit to improve timing measurements
飞秒激光零差定时测量的灵敏度仅受振幅和相位噪声的限制。我们描述了一种新的方法来分析相对于标准量子极限的Ti：Sapph振荡器的相位噪声。用于此目的的宽带无源腔体还过滤在高于100kHz检测频率的边带处的最低水平的经典噪声。由于在$μ$ s时间尺度上产生量子限制的载波包络相位噪声，它可以将高灵敏度的零差定时抖动测量的灵敏度提高2个数量级。
2014-02-05 physics.optics
Passively synchronized dual-color mode-locked fiber lasers based on nonlinear amplifying loop mirrors
University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）；East China Normal University（华东师范大学）
提出并实现了一种基于非线性放大环镜中交叉相位调制的全保偏结构被动同步双色锁模光纤激光器，实现了前所未有的16.2毫米腔长失配容限和31飞秒定时抖动。
2026-06-04 physics.optics
Pulse Breathing Dynamics in a Mode-Locked Laser measured via SHG autocorrelation
The Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文通过SHG自相关分析提出一种统计自相关方法，揭示了模式锁激光中脉冲呼吸动力学的W形特征，为超稳振荡器设计提供了诊断能力。
2026-06-04 physics.optics
High-speed detection of 1550 nm single photons with superconducting nanowire detectors
超导纳米线单光子探测器具有效率高、时间抖动小、暗计数低等优点，是量子信息和科学研究的关键技术。在这项工作中，我们提出了一个探测器的单个1550 nm的光子高达78%的检测效率，低于50 ps的半高宽，158计数/秒的暗计数率的定时抖动-以及世界领先的最大计数率为1.5千兆计数/秒在3 dB的压缩。PEACOQ探测器（用于计数光量子的性能增强阵列）包括跨越光纤模式的32根直的超导氮化铌纳米线的线性阵列。该设计支持高计数率，同时对检测效率和定时抖动的影响最小。我们展示了如何通过实现每个纳米线的独立读出和通过使用时间行走校正技术来减少计数率相关的定时抖动来减轻这些权衡。这些探测器使量子通信在10 GHz时钟上变得实用。
2022-10-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
High-efficiency and low-jitter Silicon single-photon avalanche diodes based on nanophotonic absorption enhancement
硅单光子雪崩二极管（SPAD）是在可见光和近红外范围内进行单光子探测的核心器件，在许多应用中得到了广泛的应用。然而，由于目前硅SPAD的结构设计和器件制造的限制，检测效率和定时抖动的关键参数往往被迫妥协。在这里，我们提出了一种纳米结构的硅SPAD，它实现了高检测效率，同时在很宽的光谱范围内具有出色的定时抖动。与传统的硅SPAD器件相比，光学和电学模拟显示出显着的性能增强。这种纳米结构的器件可以很容易地制造，因此非常适合于实际应用。
2015-05-06 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Excess noise factor in non-Hermitian mode-locked lasers
我们预测和观察到的外观，由于非厄米性的两个主动谐波锁模激光器的模式的多余的噪声因子。这些激光器的环形腔中增益和损耗的非均匀分布导致纵向模式的非正交性，这是导致落在激光脉冲模式中的自发发射速率增加的原因。这导致由这些激光器产生的脉冲训练的相位噪声在某些偏移频率处增加超过20 dB。这种退化对于将这些激光器用于诸如产生高光谱纯度RF和低抖动时钟信号的若干应用而言可能是禁止的。
2018-12-10 physics.ins-det physics.optics
Sub-femtosecond synchronization of microwave oscillators with mode-locked Er-fiber lasers
我们同步8.06 GHz的微波信号从压控振荡器与光脉冲训练从77.5 MHz的锁模铒光纤激光器使用基于光纤的光学微波相位检测器。光脉冲训练和同步微波信号之间的残余相位噪声在1 Hz（5 kHz）偏移频率处为-133 dBc/Hz（-154 dBc/Hz），这导致838作为积分均方根定时抖动[1 Hz - 1 MHz]。在2小时内测得的长期残余相位漂移为847 as（rms），在1800 s平均时间处达到4 \times 10^{-19}分数频率不稳定性。这种方法有可能提供亚fs级的短期相位噪声和长期相稳定性的微波提取锁模光纤激光器。
2012-06-06 physics.ins-det physics.optics
Microjoule mode-locked oscillators: issues of stability and noise
在这项工作中，第一次，我们的知识，稳定性和噪声的薄圆盘锁模Yb：YAG振荡器工作在负（NDR）和正色散（PDR）制度已系统地分析了在很宽的振荡器参数范围内。发现在NDR中，输出脉冲能量从7 $μ$ J到55 $μ$ J的缩放需要从-0.013 ps $^{2}$到-0.31 ps $^{2}$的色散缩放以提供脉冲稳定性。同时，PDR中从6 $μ$ J到90 $μ$ J的能量缩放需要从0.0023 ps $^{2}$到0.011 ps $^{2}$的适度色散缩放。在PDR中啁啾的皮秒脉冲比在NDR中无啁啾的孤子具有更宽的频谱。因此，啁啾皮秒脉冲可以被压缩到几百飞秒。PDR的一个独特的属性已被发现是一个大大减少的定时抖动。当考虑了PDR的谱特性和谱滤波引起的负反馈时，数值结果与解析理论一致。
2010-04-01 physics.optics
Highly tunable repetition-rate multiplication of mode-locked lasers using all-fibre harmonic injection locking
高重复率的光脉冲序列已经被期望用于各种应用，诸如高比特率光通信、光子模数转换和多光子成像。直接从锁模振荡器产生多GHz和更高重复率的光脉冲序列通常具有挑战性。作为替代方案，谐波注入锁定可以应用于腔外重复率倍增（RRM）。在这里，我们研究了全光纤，高度可调谐谐波注入锁定脉冲RRM的操作条件和可实现的性能。我们表明，从激光器长度的轻微调谐，高度可调谐RRM是可能的，从2到>100的倍增因子。当乘以系数2时，得到的最大SMSR为41 dB。我们进一步表征的相位噪声和相对强度噪声的相乘信号的噪声特性。对于不同的乘法因子，乘法信号的绝对均方根定时抖动范围为20 fs至60 fs（10 kHz - 1 MHz）。凭借其高的可调谐性，简单和强大的全光纤实现，和低过量噪声，演示RRM系统可以找到不同的应用在微波光子学，光通信，光子模数转换，和时钟分配网络。
2018-09-17 physics.optics
Spatiotemporal mode-locking and photonic flywheel in multimode microresonators
耗散克尔孤子（DKS）频率梳-也称为微梳-可以说是在腔非线性光子学中创造了一个新的领域，理论，实验和技术研究之间有很强的交叉作用。时空锁模（STML）不仅为超快激光技术增加了新的自由度，而且为利用光子学实现模拟计算机和启发式优化器提供了新的见解。在这里，我们结合了DKS和STML的原理，首次展示了STML DKS通过开发一个未开发的超高品质因数的法布里-珀罗微谐振器的基础上渐变折射率多模光纤（GRIN-MMF）。利用模间受激布里渊散射，我们可以选择性地激发本征模DKS或STML DKS。此外，我们展示了一个超低噪声的微梳，提高了光子飞轮的基本梳线宽和DKS定时抖动的性能。所展示的基本梳状线宽为400 mHz和DKS的500阿秒的定时抖动分别代表了25倍和2.5倍的改进，从国家的最先进的。我们的研究结果表明，GRIN-MMF FP微谐振器作为一个理想的测试平台，高维非线性腔动力学和光子飞轮的相干性和超低的定时抖动的潜力。
2022-03-19 nlin.PS physics.optics
Spatially multiplexed single-cavity dual-comb laser
单腔双梳状激光器是一种新型的超快激光器，在泵浦-探测取样、光学测距、气体吸收光谱等领域有着广泛的应用前景。然而，迄今为止，激光腔复用通常在激光器性能或相对定时噪声抑制方面进行权衡。本文提出了一种新的方法，用于复用单个激光腔以支持一对噪声相关模。这些模式共享所有腔内组件，并采取接近共同的路径，但不重叠在任何有源元件上。我们实现的方法与80 MHz的激光器提供超过2.4瓦的平均功率每梳次140 fs脉冲。我们达到了2.2 fs [20 Hz，100 kHz]的子周期相对定时抖动。通过这种新的多路复用技术，我们可以实现对重复率差Δfrep的缓慢反馈，使该量无漂移，低抖动和可调-这是实际应用中的关键组合，而这是以前单腔双梳系统所缺乏的。
2022-06-27 physics.optics
Characterization and Active Control of Position-Dependent Timing Dynamics in Superconducting Strip Single-Photon Detectors
NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（美国国家航空航天局喷气推进实验室，加州理工学院）；Department of Applied Physics and Material Science, California Institute of Technology（加州理工学院应用物理与材料科学系）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Department of Applied Physics Quantum Technologies, Université de Genève（日内瓦大学应用物理量子技术系）
本研究通过实验和TDGL建模表征了20微米宽SSPD的位置相关时序抖动，提出平行超导轨架构主动重新分配超电流以最小化延迟失配并抑制暗计数，从而提升器件性能。
2026-10-09 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Long-term Hybrid Stabilization of the Carrier-Envelope Phase
在实际的长时间尺度上控制锁模激光器中的载波包络相位（CEP）对于超快光学和精密计量的实际应用至关重要。我们提出了一种混合解决方案，结合了前馈技术，以稳定在快速的时间尺度和反馈技术，解决缓慢变化的干扰源和锁定带宽限制与增益介质具有较长的上态寿命的相位偏移。我们实验实现的混合稳定系统中的Er：Yb：glass锁模激光器，并证明75小时的稳定与14 mrad（1 Hz至3 MHz）的综合相位噪声，对应于约11作为载波包络抖动。此外，我们还研究了环境因素（如湿度和压力）对系统长期稳定性和性能的影响。
2020-10-25 physics.optics
Beam angle-locked loop in laser interferometry
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文提出并验证了激光干涉测量中光束角度锁定环路的理论与实验框架，通过差分波前传感和线性控制模型实现高精度共轴对准，实验指向稳定性优于10 urad/√Hz，并展示了无需硬件修改的环路优化策略。
2026-09-09 physics.optics
Ultralow noise microwaves with free-running frequency combs and electrical feedforward
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Denver（科罗拉多大学丹佛分校）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Menhir Photonics AG（Menhir光子股份公司）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文提出一种简化架构，利用电子前馈噪声消除技术替代传统反馈控制，实现超低噪声微波生成，适用于雷达、传感和导航领域。
2025-11-25 physics.optics
Phase-coherent asynchronous optical sampling system
相位相干性是异步光学采样系统中最关键的因素，通常通过将两个飞秒激光器锁相到一个共享的窄线宽腔稳激光器上来实现相位相干性的增强。在1.55 μm附近的1Hz ~ 5 MHz傅立叶频率范围内，系统具有0.04rad的低残余光学相位抖动，对应于30 As的定时抖动。残余相位抖动在0.06 Hz和0.1 Hz之间的傅立叶频率处达到1 rad，由此推断相位相干时间至少为10 s。多外差拍频实验揭示了整个直接激射光谱带的~8.15 s的硬件限制的相位相干时间。
2020-08-07 physics.ins-det physics.optics
Attosecond Precision Multi-km Laser-Microwave Network
同步激光微波网络提供阿秒的定时精度是非常可取的许多先进的应用，如大地测量，甚长基线干涉测量，高精度导航和多望远镜阵列。特别是，X射线自由电子激光和强激光束线等快速发展的光子科学设施需要对长达公里距离的数十个光学和微波信号进行全系统阿秒级同步。一旦配备了这样的精度，这些设施将通过揭示发生在阿秒时间尺度上的分子和原子过程，如分子内电荷转移，俄歇过程及其对X射线成像的影响，开创全新的科学。在这里，我们首次提出了一个完整的同步激光微波网络的阿秒精度，这是通过新的光纤非线性和基本噪声贡献的平衡和仔细的光纤非线性器件和实现。我们演示了4.7公里的光纤网络和远程光同步的时间稳定在3.5公里的光纤链路与580和680阿秒RMS的整体定时抖动，分别超过40小时。最终我们实现了一个完整的激光微波网络与950阿秒的时间抖动为18小时。这项工作可以使下一代阿秒光子科学设施彻底改变许多研究领域，从结构生物学到材料科学和化学到基础物理学。
2016-07-27 physics.ins-det physics.optics
A phase stable hybrid dual comb spectrometer
双梳光谱技术是一种宽带光谱技术，具有高分辨率和快速数据采集的特点。我们描述了一种混合双梳状光谱仪，其包括提供宽范围样品询问的宽带商用光纤激光器系统和具有宽可调谐的相对窄的光谱的主动锁模半导体激光器（MLL）。两个梳状体之间实现了100秒以上的互相关。利用DCS系统对铷原子在313 K的吸收光谱进行了高信噪比的测量。宽带激光器被直接锁定在一个高精细腔，提供长期稳定性，而半导体激光器被锁定到它。为了表征DCS系统的绝对稳定性，测量的MLL梳状线的线宽，并示出从880 kHz减少到$17$ kHz时，系统被完全锁定。测量的长期稳定性为在$1$秒时的$5 \times 10^{-12}$和在$350$秒时的$5 \times 10^{-14}$。由于整体锁定，测量的MLL的定时抖动小十倍。此外，我们还讨论了色散对宽带梳状激光器锁定质量的影响。
2022-11-09 physics.atom-ph physics.optics
A Robust and Novel Linear Fiber Laser Mode-locked by Nonlinear Polarization Evolution in All-polarization-maintaining Fibers
我们提出了一种新颖的，鲁棒的和紧凑的光纤激光器锁模的非线性偏振演化（NPE）在保偏（PM）光纤。分析了人工可饱和吸收体（SA）的反射率，解释了激光腔的锁模机理。在实验上，系统地研究了重复频率为94 MHz，124 MHz和133 MHz的三种线性激光方案。当泵浦功率为1100 mW时，124 MHz激光腔输出单脉冲能量为0.92 nJ的高稳定性脉冲。在压缩之后，从124-MHz光纤激光器获得的脉冲持续时间为250 fs，而相应的变换限制脉冲持续时间为124 fs。如上所述，在我们的实验中可以实现的最高基频重复率是133 MHz。噪声特性已与不同的腔长，因此不同的净腔色散进行。在1 kHz ~ 10 MHz范围内，实现了133 MHz光纤激光器68 fs的时间抖动和0.01%的相对强度噪声（RIN）。此外，均方根（RMS）功率波动为0.35%，在2小时内，这意味着优越的稳定性的输出功率。因此，这种线性光纤振荡器为适用于复杂环境的光学应用提供了具有竞争力的低噪声光源。
2021-09-29 nlin.PS physics.optics
