Efficient timing jitter simulation for passively mode-locked semiconductor lasers
本文提出基于脉冲周期波动自相关函数的时序抖动仿真方法，在保证估计误差的同时将计算成本降低约两个数量级，有助于在小型计算平台上开展大规模被动锁模激光器参数研究并指导超低抖动激光器设计。
2024-02-21 physics.optics
Timing jitter in passively mode-locked semiconductor lasers
从理论和实验两方面研究了噪声对被动锁模半导体激光器动力学特性的影响。本文提出了一种结合解析法和数值法的脉冲定时抖动估计方法。我们调查如何存在的动态特性，如波长双稳态影响定时抖动。
2014-08-15 math.DS physics.optics
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
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
Attosecond pulse synthesis from high-order harmonic generation in intense squeezed light
该研究提出利用强压缩光驱动原子高次谐波产生，使全光谱谐波相位锁定，从而显著缩短合成阿秒脉冲宽度。
2024-06-14 physics.atom-ph 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
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
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
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
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
Attosecond-level synchronisation of chip-integrated oscillators
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Cycle GmbH（Cycle有限公司）；University of Hamburg UHH（汉堡大学）
本文提出了一种基于微谐振器孤子振荡器的亚秒级同步方法，利用光纤传输的连续波激光作为双音定时参考，实现25或300GHz脉冲重复率下的高精度同步，适用于大规模设施、数据中心等场景。
2026-05-11 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
300 GHz wave with attosecond-level timing noise
通过光学频率梳（OFC）实现的光学频率分割（OFD）使微波计量学实现了飞跃，从而实现了以前从未探索过的噪声性能。将该方法扩展到毫米波（mmW）和太赫兹（THz）波域是非常感兴趣的。集成光子芯片中的耗散克尔孤子（DKS）提供了一种独特的功能，即提供具有10 GHz至1 THz重复频率的OFC，使其成为在毫米波和太赫兹波域中执行OFD的相关齿轮。我们实验证明OFD的光载3.6太赫兹参考下降到300 GHz通过DKS，光电探测与超快单行进载波光电二极管（UTC-PD）。一个新的测量系统，基于微波参考锁相到300 GHz的测试信号的特性，产生阿秒级的定时噪声灵敏度，利用传统的技术限制。这项工作使DKS成为毫米波和太赫兹波领域的领先技术，有望在基础和民用应用中取得突破。
2020-09-22 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
Shot-noise-limited few-cycle mid-infrared frequency comb with attosecond phase stability
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫理工大学）；University of Warsaw（华沙大学）；Center for Molecular Fingerprinting Research（分子指纹研究中心）；Max-Planck-Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）
该研究开发了一款基于Cr:ZnS激光器的少周期中红外光频梳，实现了阿秒级相位稳定性与shot噪声受限的振幅稳定性，为量子极限计量等领域提供了新工具。
2026-09-02 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
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
Attosecond-timing millimeter waves via Kerr optical frequency division
Boulder Research Labs, IMRA America, Inc.（IMRA美国公司博尔德研究实验室）
通过非线性光学频率分割与布里渊激光结合，实现亚太赫兹载波的高相干性生成，突破传统直接生成方法的限制。
2026-01-21 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
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
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
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
A low-phase-noise 18 GHz Kerr frequency microcomb phase-locked over 65 THz
激光频率梳是一种相干光源，可同时为精密计量提供原始频率间隔，并为超快和阿秒科学提供基础。最近，高Q值微谐振器中的非线性参数转换已被建议作为光学频率梳的替代平台，尽管几乎所有的频率都在100 GHz或更高。在这里，我们报告了一个低相位噪声的片上克尔频率梳与模式间距兼容的高速硅光电子学。氮化硅螺旋谐振器的波导横截面被设计成具有小的且平坦的群速度色散，使得克尔频率梳包含创纪录的3，600个锁相梳线。我们研究了单边带相位噪声以及长期频率稳定性，并报告了迄今为止18 GHz克尔梳状振荡器在1 MHz偏移下实现的最低相位噪声基底为-130 dBc/Hz，以及反馈稳定，以在1 s内实现7 x10 -11的频率Allan偏差。报告的系统是一个有前途的紧凑的平台，实现自参考克尔频率梳，也为高容量的相干通信架构。
2015-02-18 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
Ponderomotive generation and detection of attosecond free-electron pulse trains
在结构变化或化学反应过程中的原子运动动力学已经通过皮秒和飞秒脉冲电子束通过超快电子衍射和显微镜可视化。对原子、分子和固体中更快的电子动力学进行成像需要亚飞秒持续时间的电子脉冲。我们在这里演示了全光产生的阿秒自由电子脉冲串。该概念是基于脉冲电子束的周期性能量调制，通过与由两个飞秒激光脉冲在真空中以不同频率产生的光学行波的有质动力势的非弹性相互作用。随后的色散传播导致电子的压缩和超短脉冲的形成。压缩后的电子的纵向相空间演化映射的第二锁相相互作用。测量和计算谱图的比较揭示了压缩电子脉冲序列的阿秒时间结构，单个脉冲持续时间小于300 as。该技术可用于高重复率下亚光周期自由电子脉冲的剪裁和初始表征，用于亚飞秒时间分辨率的频闪时间分辨实验。
2019-05-13 physics.atom-ph 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
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
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
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
Carrier-envelope phase controlled isolated attosecond pulses in the nm wavelength range, based on superradiant nonlinear Thomson-backscattering
本文提出了一种在非线性汤姆逊后向散射框架下实现载波包络相位差（CEP）可控的阿秒XUV --软X光脉冲源的方案。基于牛顿-洛仑兹方程的解析解，计算了相对论电子与飞秒强激光脉冲正面碰撞时的运动。利用所得到的公式，可以方便地计算单能电子束团辐射的集体谱和相应的时间形状。对于某些合适的和现实的参数，单周期隔离脉冲的ca。20作为长度的预测在XUV -软X射线光谱范围内，包括2.33-4.37 nm的水窗口。根据我们的分析，所产生的几乎线性偏振的光束是非常好的准直周围的电子束团的初始速度，具有相当大的强度，并与其CEP锁定的fs激光脉冲。
2017-12-18 physics.atom-ph physics.optics physics.plasm-ph
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
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
Sub-femtosecond absolute timing precision with a 10 GHz hybrid photonic-microwave oscillator
我们提出了一种光电方法来产生高光谱纯度的微波信号。通过规避散粒噪声和工作在基本的热极限附近，我们证明了10 GHz的信号与420阿秒（1 Hz- 5 GHz）的单个混合振荡器的绝对定时抖动。
2012-05-05 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Retiming dynamics of harmonically modelocked laser solitons in a self-driven optomechanical lattice
本文实验研究约2 GHz谐波锁模光纤激光孤子在PCF自驱动光机械晶格中的重定时行为，揭示阻尼振荡与抖动抑制机制，并用含耗散模型解释。
2024-06-14 physics.optics
Bias-resolved comb-formation regimes in a simple two-section quantum-dot mode-locked laser for isolator-free, terabit-scale O-band interconnects
本研究绘制双段量子点锁模激光器的偏压平面，区分短脉冲、宽带、低噪声、可传输及反馈稳定等不同工作区，实现无隔离器太比特级O波段互连。
2026-10-01 physics.optics
A 2D Holographic Approach for All-Optical Single-Shot Temporal Characterization of SASE FEL Pulses
University of Hamburg（汉堡大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Lund University（隆德大学）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Helmholtz Institute Jena（耶拿亥姆霍兹研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（重离子研究中心）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
该研究针对SASE自由电子激光脉冲的时间抖动问题，提出基于双盲全息术的全光单次方法，实现亚10飞秒脉冲的阿秒级精度波形重建与延迟标记，填补了相关技术空白。
2026-09-15 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
Tunable, phase-locked hard X-ray pulse sequences generated by a free-electron laser
本研究通过经开槽箔片与波纹尾场结构整形的电子束驱动新束团自种子FEL，首次实现可调谐锁相超快硬X射线脉冲，为硬X射线量子光学及任意波形发生器发展奠定基础。
2025-08-01 physics.acc-ph physics.optics
Spontaneous microwave platicon frequency microcomb in dispersion-managed microresonators
在连续激光驱动的微谐振腔中，时间稳定的光脉冲因其独特的特性和广泛的应用而受到人们的关注。在这里，我们报告的锁模格子频率微梳形成正常色散管理微谐振器工作在微波K波段重复率的观察。通过避免模式交叉引起的热可控调制背景促进，由于非平凡脉冲间和背景电磁场相互作用产生的排斥力和吸引力之间的额外平衡，稳定地产生具有规则和不规则时间间隔的各种格子束缚态图案。锁模脉冲的数量可以通过前向和后向腔泵浦失谐来切换，并且随着泵浦功率的增加，导致稳定的束缚态复合物。这些实验观测结果与我们的非线性数值模拟结果一致，其中包括避免模式交叉，异常四阶色散和质量因子光谱滤波。观察到的格子锁模脉冲具有宽的光谱轮廓，与凯利边带类参量振荡重叠。研究了微梳重复频率的单边带相位噪声在不同锁模状态下的特性，并与电子微波振荡器进行了比较。在色散管理微谐振器中实现锁模的能力提供了一个平台，以减少脉冲定时抖动并丰富对微谐振器中超快现象的探索。
2022-10-20 physics.app-ph physics.optics
High-channel-count 20 GHz passively mode locked quantum dot laser directly grown on Si with 4.1 Tbit/s transmission capacity
低成本、小尺寸、高效率和可批量生产的片上波分复用（WDM）光源是未来硅电子和光子集成电路（EPIC）中的关键部件，其可以满足快速增加的带宽和较低的每比特能量要求。本文首次报道了生长在互补金属氧化物半导体（001）基片上的20 GHz高通道数低噪声被动锁模量子点激光器。该激光器在O波段具有宽的锁模区。测量了82.7 fs（4 - 80 MHz）的创纪录低定时抖动值和1.8 kHz的窄RF 3 dB线宽。该梳的3dB光带宽为6.1nm（包含58条线，其中80条线在10 dB带宽内）。在10 MHz ~ 10 GHz频率范围内，全谱和单波长信道的积分平均相对强度噪声值分别为-152 dB/Hz和-133 dB/Hz。利用64个信道，通过采用32 Gbaud Nyquist四电平脉冲幅度调制格式实现了每秒4.1太比特的总传输容量。所展示的性能使该激光器成为未来大规模硅EPIC中多太比特/秒光互连的引人注目的片上WDM源。
2018-12-11 physics.app-ph physics.optics
Self-corrected chip-based dual-comb spectrometer
我们提出了一种基于两个被动锁模波导激光器集成在一个单一的掺铒ZBLAN芯片的双梳状光谱仪。这种原始设计产生了两个自由运行的频率梳，具有高水平的相互稳定性。我们并行开发了一种自校正算法，该算法可以补偿残余的相对波动，并在没有任何参考激光器或控制系统的帮助下产生模式分辨光谱。利用模糊函数的概念直接从干涉图中提取波动，这导致仪器的显着简化，这将大大简化其广泛采用。与依赖于单频激光的校正算法的比较表明，光学计时上的差异仅为50阿秒。该仪器的能力，最终证明了一个高分辨率的分子光谱覆盖20 nm的收购。这款基于芯片的新型多激光器平台非常适合开发近红外和中红外波段的高重复率、紧凑型和可现场使用的梳状光谱仪。
2017-02-27 physics.optics
An ultrafast electro-optic light source with sub-cycle precision
控制飞秒光脉冲的时间精度优于载波场的一个周期，对测量和操纵光与物质之间的相互作用有着深远的影响。我们探索了连续激光器经电光调制后产生的脉冲，实现了无锁模腔的亚周期光控制。我们的超快源重复率为10 GHz，源自光学腔稳定激光器和微波腔稳定电子振荡器。子周期的脉冲训练的定时抖动是通过相干地连接激光器和振荡器通过载波包络相位稳定，使光子芯片的超连续谱，跨越近红外高达1.9倍频程。此外，我们报告的技术是相关的重复率高达30 GHz的其他超快激光器，并可能允许稳定的几个周期的脉冲产生更广泛的来源。
2017-11-22 physics.optics
Mode-Locking in a Free-Electron Laser Amplifier
提出了一种利用自由电子激光放大器产生阿秒辐射脉冲串的技术。无光学技术通过在自由电子激光中的共传播辐射和电子聚束之间施加一系列时空位移来合成纵模梳。可以通过以模式间隔频率调制电子束能量来锁相模式。三维模拟表明，产生的训练的400作为脉冲在千兆瓦的功率水平均匀间隔2.5 fs的波长为124埃。在波长为1.5埃的X射线中，预测了23as脉冲序列，脉冲间隔为150as，峰值功率可达6GW。
2008-05-06 physics.acc-ph physics.optics
Carrier-envelope phase stabilization of an Er:Yb:glass laser via feed-forward technique
少周期脉冲激光技术突出了需要控制和稳定载波包络相位（CEP）的应用，需要拍摄到拍摄定时和相位一致性。通过反馈和前馈方法，在许多自由空间和光纤激光器中已经成功地实现了这一一般要求。扩展现有的结果，我们证明CEP稳定通过前馈方法应用于SESAM锁模的Er：Yb：玻璃激光器在1.55 μ m的测量超低定时抖动为2.9（1 Hz - 3 MHz）和长期稳定超过8小时的持续时间。电信波长的个位数阿秒稳定为需要超稳定频率和时间精度的应用开辟了新的方向，例如高分辨率光谱和光纤定时网络。
2020-10-01 physics.ins-det physics.optics
A versatile digital approach to laser frequency comb stabilization
我们演示了使用一个灵活的数字伺服系统的激光频率梳的重复率和载波包络偏移频率的光学稳定。伺服系统是完全基于一个低成本的现场可编程门阵列，简单的电子元件，和现有的开源软件。利用商业锁模激光频率梳的慢反馈和快反馈致动器，我们在30小时内保持光学导出的拍频的无周跳锁定，并且测量在或低于~0.1 rad的残余相位噪声，对应于光学锁相上的<100阿秒的定时抖动。这种稳定性对于高精度频率梳应用是足够的，并且表明与现有频率控制系统相当的性能。该系统的模块化使其能够轻松适应各种激光频率梳和连续波激光器的伺服致动器，降低成本和复杂性障碍，并在广泛的设置范围内实现数字相位控制。
2019-08-24 physics.ins-det physics.optics
Passive all-optical synchronization for polarization-maintaining ultrafast fiber lasers
University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）；East China Normal University（华东师范大学）
提出并实现了首个全被动光学同步方案，通过主从配置的Yb和Er掺杂保偏光纤激光器，利用非线性放大环镜实现快速强度调制，达到800 μm腔长失配容限和26 fs相对定时抖动，并实现12小时长期稳定运行。
2026-06-05 physics.optics
Phase-Stable Optical Fiber Links for Quantum Network Protocols
National Institute of Standards & Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本研究通过相稳定光纤链实现高保真度的量子通信，展示了8×10^10的量子与经典通道隔离度，为可扩展的高速率量子网络奠定基础。
2026-02-07 physics.optics quant-ph
Homogeneous quantum cascade lasers operating as Terahertz frequency combs over their entire operational regime
我们报道了一个均匀的量子级联激光器（QCL）在太赫兹（THz）频率发射，与约0.6 THz的总光谱发射集中在3.3 THz，电流密度动态范围为Jdr=1.53，和连续波输出功率为7 mW。模间拍音的分析揭示，设计的激光器作为光学频率梳（FC）合成器在整个激光器的操作制度，多达36个光学有源激光模式提供约200 uW的光功率每梳齿，功率水平尚未达到任何太赫兹QCL FC。在240 A/cm 2的电流密度范围内，甚至在负微分电阻区，观察到稳定和窄的单拍音，达到500 Hz的最小线宽。我们进一步证明，QCL频率梳可以注入锁定与适度的RF功率在模间拍音频率，覆盖锁定范围为1.2 MHz。在QCL中，在整个电流密度动态范围内，并且没有任何外部色散补偿机制的稳定FC操作的演示，使得我们提出的同质THz QCL成为需要跳模电可调谐性和严格控制频率和相位抖动的MEMS应用的理想工具。
2021-04-02 physics.optics
