Tunable sub-20 fs pulses from a 500 kHz OPCPA with 15 W average power based on an all-ytterbium laser
描述了一种完全基于500 kHz Yb激光器的光参量啁啾脉冲放大器。利用200 W皮秒Yb：YAG InnoSlab放大器实现了光纤激光器泵浦的白光与515 nm泵浦光的被动光同步。对于680 nm和900 nm之间的波长可调谐脉冲和0.2%的光谱稳定性，输出功率高达19.7 W，长期稳定性为0.3%; 16.5 W可以实现带宽支持5.4 fs脉冲。我们演示了压缩30微焦耳脉冲的子20 fs的持续时间与棱镜压缩机，适合高次谐波产生。
2014-09-23 physics.optics
Compact transient-grating self-referenced spectral interferometry for sub-nanojoule femtosecond pulses characterization
基于瞬态光栅效应，改进了通常用于微焦耳级飞秒脉冲表征的自参考光谱干涉（SRSI）技术，使之能够表征纳焦耳级的微弱飞秒脉冲。两个飞秒脉冲从放大器与3 nJ每脉冲在1 kHz的重复率和飞秒脉冲从振荡器与小于0.5 nJ每脉冲在84 MHz的重复率成功的特点。此外，通过特殊的设计，该设备的光学设置甚至比手掌还小，这将使其在应用过程中变得简单方便。这些改进将SRSI技术的应用范围扩展到了更宽范围内的飞秒脉冲的表征。现在，不仅来自放大器的脉冲，而且来自振荡器的脉冲或用于超快光谱学的弱脉冲都可以用这种SRSI方法进行监测。
2016-09-29 physics.optics
Efficient, sub-4-cycle, 1-μm-pumped optical parametric amplifier at 10 μm based on BaGa4S7
报道了一种基于宽带隙正交晶系晶体BaGa 4S 7（BGS）的μ J级中红外光参量放大器（OPA），并将其性能与LiGa S2（LGS）在相同的OPA装置中的性能进行了直接比较。该光源基于单OPA级放大超连续谱种子脉冲，在10 μm闲频波长处量子效率为29%，具有名义上载波包络相位稳定的脉冲特性。由于直接在1 μm处泵浦OPA，总转换效率远远超过了基于OPA然后产生差频的传统方案。利用体锗进行啁啾补偿，得到了126 fs的脉冲，覆盖了7.6-11.5 μm的光谱范围。由于BGS比LGS具有更大的单晶尺寸，因此BGS在功率缩放方面具有很大的潜力。
2020-07-27 physics.optics
Field patterns in periodically modulated optical parametric amplifiers and oscillators
本文研究了周期调制光参量放大器和振荡器中的空间局域场和周期场。在简并情况下（等信号光和闲频光），我们详细阐述了在放大器中构造定态局域模的系统方法，研究了它们的性质和稳定性。我们描述了一种构造光学参量振荡器周期解的方法，通过调整外部驱动场的形式，以给定的信号或泵浦光的形式。
2007-10-01 cond-mat.other nlin.PS physics.optics
Quantum information tapping using a fiber optical parametric amplifier with noise figure improved by correlated inputs
在光通信系统中，一个重要的功能是将编码在光束中的信息进行分配。在经典系统中实现这一点不是问题，因为经典信息可以随意复制。然而，当一个量子态的信息内容被分配给不同的用户时，由于额外的量子噪声的存在，量子系统中出现了挑战。在这里，我们实验证明了一个量子信息抽头使用光纤参量放大器（FOPA）与相关的输入，其噪声降低的破坏性量子干涉通过量子纠缠之间的信号和空闲输入字段。通过测量FOPA的噪声系数并与常规FOPA进行比较，我们观察到信号和空闲输出分别改善了0.7 ± 0.1 dB和0.84 ± 0.09 dB。当低噪声FOPA用作信息分离器时，该器件具有Ts+Ti=1.47 ± 0.2的总信息传递系数，其大于经典极限1。此外，这种基于光纤的设备工作在1550 nm电信频段，因此它与当前的光纤网络兼容。
2016-04-30 physics.optics quant-ph
High-energy mid-infrared sub-cycle pulse synthesis from a parametric amplifier
高能量、载波包络相位（CEP）稳定、亚周期、中红外（mid-IR）脉冲可以为探索原子、分子和固体中的相敏强场光-物质相互作用提供独特的机会。在中红外波长，激光脉冲的有质动力能量显著增加（相对于可见光/近红外），因此，即使在相对适度的激光强度下，Keldysh参数也远小于1。这使得能够通过高次谐波产生（HHG）无损伤地研究固体中的子循环电子动力学。还可以在子周期时间尺度中控制来自纳米器件的电子发射。这些努力正在为拍赫兹电子打开一个巨大的机会。在这里，我们提出了一个高能量，亚周期脉冲合成器的基础上，中红外光学参量放大器（OPA），泵浦CEP稳定，2.1 μ m飞秒脉冲，及其应用于固体中的高次谐波。信号光和闲频光的组合光谱范围为2.5 ~ 9.0 μ m，覆盖了整个中红外波段。我们相干地合成无源CEP稳定的少周期信号和空闲脉冲，以产生33 μ J，0.88周期（12.4 fs），多GW脉冲中心在~4.2 μ m，这是进一步的能量可扩展。通过具有最小时间走离的I型共线OPA实现了CEP稳定子周期脉冲的在线合成。MWIR子周期脉冲用于驱动薄硅样品中的HHG，由于子周期驱动器的隔离发射，产生高达~ 19阶的谐波，具有连续的光谱覆盖范围。我们的演示提供了一个能量可扩展和技术简单的激光源平台，在整个MWIR区域产生CEP稳定的子周期脉冲，用于研究固体和气体中的孤立相敏强场相互作用。
2017-03-21 physics.optics
Frequency-Resolved Spatial Beam Mapping in Multimode Fibers: Application to Mid-Infrared Supercontinuum Generation
我们提出了一种新的空间光谱映射技术，允许测量在梯度折射率（GRIN）多模光纤输出的光束强度与亚纳米光谱分辨率。我们应用这种方法可视化的精细结构的边带产生的几何参数不稳定性（GPI）在GRIN光纤中的1870 nm的光束形状。在空间光谱特性分析之后，我们用掺Tm光纤放大器放大GPI边带，得到微焦耳量级的皮秒泵浦，其光谱在一段InF3光纤中被展宽，得到1.7 μm到3.4 μm的超连续谱
2021-06-30 physics.optics
Long-term stabilization of carrier envelope phases of mid-infrared pulses for the precise detection of phase-sensitive responses to electromagnetic waves
报道了一种新设计的中红外泵浦可见光探针测量系统，该系统可以测量中红外脉冲沿振荡电磁场的相敏响应。在该系统中，泵浦光是一个时间宽度为100 fs的锁相中红外脉冲，它是由两个光参量放大器（OPA）的两个闲频脉冲通过差频产生（DFG）产生的，这两个闲频脉冲由同一个钛宝石再生放大器激发。探测脉冲是时间宽度为9 fs的可见光脉冲，并且它是由定制的非共线OPA产生的。通过测量中红外泵浦脉冲的电场波形与电光采样和评估其载波包络相位（CEP）和其包络相对于超短可见光探测脉冲的时间位置，我们能够执行双反馈校正，消除以下两个漂移源。通过在一个空闲光路中插入一个楔形板来校正由于DFG之前的两个空闲脉冲的光路长度差的波动而引起的中红外脉冲的CEP漂移，并且通过机械延迟线来校正由于泵浦和探测脉冲的总光路长度差的波动而引起的泵浦-探测延迟时间的漂移。在这种双反馈系统中，中红外脉冲的绝对载波相位可以被固定在200 mrad以内，相敏响应的测量误差可以在几十个小时内减小到1 fs以内。
2019-09-04 physics.optics
Free-space multipass optical parametric amplifier
Université Paris-Saclay, Institut d’Optique Graduate School, CNRS, Laboratoire Charles Fabry（巴黎萨克雷大学、高等光学学院、法国国家科学研究中心、夏尔·法布里实验室）；Amplitude（安培蒂德公司）
研究如何在不降低时空脉冲质量的情况下提高光学参量放大器效率，核心方法是基于自由传播准周期几何结构的OPA架构，主要贡献是实现高效且保持脉冲质量，提供可扩展超快光源平台。
2026-07-07 physics.optics
Mid-infrared pulse generation via achromatic quasi-phase-matched OPCPA
提出了一种基于消色差准相位匹配的中红外光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）新方法。我们的中红外OPCPA系统是基于共线非周期极化锂酸盐（APPLN）前置放大器和非共线PPLN功率放大器。闲频输出具有以3.4 $μ$ m为中心的800 nm带宽。压缩后，我们得到的脉冲宽度为44.2 fs和脉冲能量为21.8 $μ$ J，重复频率为50 kHz。我们解释了我们使用的非共线QPM放大方案的广泛适用性，包括当与非周期性QPM光栅结合时，它如何能够在单个器件中实现倍频程跨越OPCPA。
2014-06-13 physics.optics
Optical parametric multi-pass cell amplifier
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Class 5 Photonics（第五光子学部门）；Lund University（隆德大学）
本研究提出一种结合多程细胞和参量放大技术的混合架构，实现高效率的超快脉冲生成。
2026-03-12 physics.optics
Spectral Peak Recovery in Parametrically Amplified THz-Repetition-Rate Bursts
针对飞秒脉冲串放大中光谱峰值抑制与窄带激发需求的矛盾，本文提出将光谱置乱的安全CPA与参量频率转换器结合，自动恢复微焦耳能量脉冲串的光谱峰值结构和窄线宽，为可控光谱选择性的高能超快激光源奠定基础。
2023-05-25 physics.optics
Multi-mode theory of pulsed twin beams generation using a high gain fiber optical parametric amplifier
利用多频模式下的Bogoliubov变换描述非简并信号光和闲频光孪生光束的演化过程，从理论上研究了脉冲泵浦高增益光纤参量放大器（FOPA）的量子噪声特性。结果表明，FOPA的噪声系数一般大于3 dB量子极限，除非联合谱函数是可因式分解的，且输入信号的谱与信号频带内的增益谱匹配良好。然而，强度差噪声的双光束，这弱依赖于联合光谱函数，可以显着小于散粒噪声限制时，泵浦和输入信号的时间模式是适当匹配的。此外，为了更接近实际的实验条件，通过考虑各种实验缺陷，数值研究了宽带FOPA产生的孪生光束的量子噪声。本文的研究不仅有助于研制紧凑型双光束光纤光源，而且有助于理解光纤通信系统中脉冲泵浦FOPA的量子噪声极限。
2013-04-28 physics.optics quant-ph
High quantum efficiency parametric amplification via hybridized nonlinear optics
参量放大器使超快、强场和高能量密度激光科学取得了突破，并且是扩展强大的新兴二极管泵浦固体激光器技术的频率范围的重要工具。然而，由于不均匀的光提取，它们的影响受到固有的低量子效率的限制。本文提出了一种基于混合非线性光学的新型参量放大器。混合的参数放大与闲频二次谐波产生诱导不寻常的演化动力学的完全参量放大器-饱和，而不是循环增益-这里观察到的第一次。这允许高度均匀的光提取，从而使具有类高斯强度分布的无损放大器具有前所未有的效率-48 dB单级增益，68%量子效率和44%泵浦到信号能量转换-比标准提高了几倍。这种简单的方法既具有激光般的高量子效率，又具有无热负载参数系统的优点，可以广泛实施，并通过将科学和工业可用的功率增加几倍而产生重大影响。
2022-07-08 physics.app-ph physics.optics
Phase-locked multi-terahertz electric fields exceeding 13 MV/cm at 190 kHz repetition rate
我们展示了一个紧凑的源的能量和相位锁定的多太赫兹脉冲在190 kHz的重复率。Yb：KGW放大器的基频输出与GaSe和LiGaS 2晶体中的光学参量放大器的闲频的差频混合产生在12和42 THz之间可调谐的波形的被动锁相训练。最短的多太赫兹脉冲在强度FWHM内包含1.8个振荡周期。实现了高达0.16 μ J的脉冲能量和13 MV/cm的峰值电场。电光采样揭示了在多个小时内优于0.1 $π$的相位稳定性与自由CEP可调性的组合。可扩展的方案以前所未有的重复率打开了强场太赫兹光学的大门。
2017-12-16 physics.optics
White-light-seeded, CEP-stable, 4.5-W, 4-micron KTA parametric amplifier driven by a 1.4-ps Yb:YAG thin disk laser
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Max Planck Center for Attosecond Science, Max Planck POSTECH/Korea Research Initiative（马克斯·普朗克阿秒科学中心，马克斯·普朗克POSTECH/韩国研究倡议）
本研究利用1.4 ps Yb:YAG薄片激光器驱动基于KTA的光参量放大器，实现长脉冲下超连续谱种子稳定产生，得到CEP稳定的高功率中红外脉冲，并验证了其在高次谐波产生中的应用潜力。
2018-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ramsey-comb spectroscopy with intense ultrashort laser pulses
基于锁模激光器的光学频率梳通过提供精确校准的光学频率和相干脉冲序列，彻底改变了计量和精密光谱学领域。来自这些激光器的脉冲输出的放大是非常期望的，因为然后可以采用非线性过程来覆盖更宽范围的跃迁和波长，以用于超高精度、直接频率梳状光谱。因此，全重复率激光放大器和增强谐振腔已被用来产生高达微焦耳级的脉冲能量。在这里，我们表明，全频率梳的精度和分辨率，可以通过使用只有两个频率梳脉冲放大到毫焦耳脉冲能级，数量级更多的精力比以前可能的。这种方法的新特性，如取消光学光移效应，证明了在原子铷和铯的弱双光子跃迁，从而提高频率精度高达30倍。
2013-12-02 physics.atom-ph physics.optics
Optimized Receiver Design for Entanglement-Assisted Communication using BPSK
本文研究纠缠辅助通信中的低复杂度接收机设计，提出2x2光学混合接收机在多模式下比光学参量放大器接收机错误概率降低约10%，并发现非等先验BPSK可带来约三倍信息速率优势。
2024-07-02 math.OC physics.optics quant-ph
Observation of binary phase states of time-multiplexed degenerate optical parametric oscillator pulses generated using a nonlinear fiber Sagnac loop
利用非线性光纤Sagnac环作为相敏放大器（PSA），在泵浦光-信号光-闲频光简并四波混频中实现泵浦光和放大光的空间分离，产生了时分复用简并光参量振荡器（DOPO）脉冲。通过将PSA放置在光纤腔中，我们成功地产生了超过5，000个时分复用DOPO脉冲。我们证实了相对于泵浦相位的脉冲相位分叉为0或$π$，这使得它们在基于相干光振荡器网络的伊辛模型求解器中用于表示伊辛自旋。我们还使用NIST随机数检验确认了DOPO相位的固有随机性。
2023-02-21 physics.optics quant-ph
Mid-infrared frequency comb with 6.7 W average power based on difference frequency generation
我们报告的高功率中红外频率梳的发展与100 MHz的重复频率和100 fs的脉冲宽度。差频产生是在铒光纤梳状光纤的两个分支之间实现的，分别在Yb光纤和Er光纤放大器中放大。在2.9 $μ$ m闲频和1.6 $μ$ m信号中分别产生6.7 W和14.9 W的平均功率。该光源具有高平均功率、优良的光束质量和无源载波包络相位稳定性，是产生远红外、可见光和深紫外宽带频率梳的理想平台。
2019-12-07 physics.atom-ph physics.optics
Towards high power broad-band OPCPA at 3000 nm
中红外（MIR）波长范围内的高能飞秒激光脉冲对于从强场物理到选择性泵浦和探测凝聚态和分子振动中的低能激发的广泛应用是必不可少的。本文报道了一种四级光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA），该放大器产生中心波长为3000 nm的超短脉冲，每脉冲能量为430 $μ$ J，带宽为490 nm。在800 nm处的四个OPCPA级和在1030 nm处的泵浦线同步地种子的钛：蓝宝石振荡器的宽带发射。第一级使用非共线配置放大BBO中的800 nm脉冲。第二阶段将波长转换为1560 nm，使用BBO中的差频产生，共线几何形状。第三级在KTA中非共线地放大该闲频。最后，第四级在LiIO $_3$中以共线配置产生3000 nm辐射，这是由于该晶体提供的宽放大带宽。我们通过蓝宝石传输将这些脉冲压缩到65 fs。在所有阶段中的各个非线性过程的定量计算验证了我们的OPCPA架构在最小吸收损耗下接近最佳效率地操作，这表明该特定设计非常适合在多kHz重复率下操作高平均功率。
2019-12-13 physics.optics
Milliwatt-threshold visible-telecom optical parametric oscillation using silicon nanophotonics
可见波长相干光的片上产生对于光谱和计量系统的现场部署至关重要。虽然片上激光器已经在特定情况下实现，但没有报道不受特定增益介质限制的一般解决方案。在这里，我们提出创建可见光从红外泵浦宽分离光学参量振荡（OPO）使用硅纳米光子学。OPO在900 nm泵浦下分别产生700 nm和1300 nm波段的信号光和闲频光。它的阈值功率为（0.9 +/-0.1）mW，比其他宽分离微腔OPO工作小50倍以上，这些工作仅在红外线中报道。该低阈值使得能够直接泵浦而不需要中间光放大器。我们进一步展示了如何修改器件设计，以产生具有相似功率效率的780 nm和1500 nm光。我们的纳米光子OPO在功率效率、操作稳定性和器件可扩展性方面显示出明显的优势，并且是朝向相干可见光的灵活片上生成的重大进步。
2019-09-16 physics.app-ph physics.optics
Fully stabilized multi-TW optical waveform synthesizer for gigawatt soft-x-ray isolated attosecond pulses
一个稳定的50 mJ三通道光学波形合成器的演示和使用可重复地产生高次谐波超连续谱在软X射线区域。该合成器由重复频率为10 Hz的钛宝石泵浦激光器输出的泵浦脉冲和由泵浦激光器驱动的红外两级光学参量放大器输出的信号脉冲和闲频脉冲组成。与所有的相对时间延迟，相对相位，和载波包络相位的完全主动稳定，拍摄到拍摄稳定的强烈连续谐波谱获得约60 eV的脉冲能量高于0.24 $μ$ J。软X射线连续谱的峰值功率被评估为超过1 GW与140作为变换极限持续时间。此外，我们发现了多周期波形合成器的一个特征延迟依赖关系，并建立了它的控制方案。与单色情况相比，我们实验观察到通过三色波形合成的截止光谱强度增强一到两个数量级。
2020-03-06 physics.ins-det physics.optics
