Multi-pass oscillator layout for high-energy mode-locked thin-disk lasers
提出了一种新的多程谐振腔光学布局，为锁模薄片激光器的脉冲能量定标铺平了道路。我们提出的多通谐振腔由一系列几乎相同的光学段组成。每个段对应于在光学稳定腔中的往返行程，所述光学稳定腔包含呈现软孔径效应的有源介质。该方案适合于能量和功率缩放，因为与基于4f的方案相反，该多程谐振器的稳定区域不随程数而缩小。这种多段谐振器的本征模的模拟需要考虑孔径效应。这已经通过将有效高斯孔径实现为具有虚焦距的透镜的ABCD矩阵形式来实现。最后，我们提出了一种简单的方法，通过对所用光学元件进行最小限度的重新排列，将工业中使用的最先进布局的稳定区域增加一倍。
2016-05-02 physics.optics
Intracavity THz generation using a thin lithium niobate plate in a compact Kerr-lens mode-locked Yb:CALGO bulk oscillator
Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学）；Vilnius University Laser Research Center（维尔纽斯大学激光研究中心）；Helmut-Schmidt-Universität（赫尔穆特·施密特大学）
本研究在紧凑型克尔透镜锁模Yb:CALGO固体振荡器中，利用50微米厚铌酸锂片通过光整流实现腔内太赫兹产生，获85 MHz重复频率、120 W太赫兹功率，为高重复频率太赫兹时域光谱系统提供了替代方案。
2026-09-21 physics.optics
Surface plasmon excitation by a quantum oscillator
用量子电动力学描述了均匀金属薄膜中的表面波，在偶极子近似下讨论了表面波与量子振子的相互作用。被激发的量子振荡器的自发发射率的增加，即所谓的Purcell因子，被评估为高达10的5倍。
2009-12-03 physics.optics
Surface plasmon on the metal nanofilament excitation by a quantum oscillator
用量子电动力学描述薄金属丝上的表面波。在偶极子近似下讨论了表面波与量子振子的相互作用。被激发的量子振荡器的自发发射率的增加，即所谓的Purcell因子，被估计为高达10的5倍。
2009-12-31 physics.optics
50-W average power Ho:YAG SESAM-modelocked thin-disk oscillator at 2.1 um
在1.9 μ m至3 μ m的波长范围内以高平均功率工作的超快激光系统对于例如光谱学、材料处理以及作为XUV光谱区域中的次级源的驱动器的广泛应用是令人感兴趣的。在这一领域，基于直接发射2.1 μ m的掺钬增益材料的激光系统在过去几年中取得了重大进展，但到目前为止，在功率可扩展的高功率激光器几何结构中只有很少的结果被证明。特别是，薄盘的几何形状是有前途的直接锁模振荡器具有高平均功率水平，相当于放大器系统在MHz的重复率。在本文中，我们展示了半导体可饱和吸收镜（SESAM）锁模Ho：YAG薄盘激光器（TDLs）发射在2.1微米波长的记录保持性能水平。在我们的最高平均功率配置中，我们达到50 W的平均功率，具有1.13 ps脉冲、2.11 uJ的脉冲能量和~1.9 MW的峰值功率。据我们所知，这代表最高的平均功率，以及迄今为止从2 μ m波长区域中的锁模激光器所证明的最高输出脉冲能量。这一创纪录的性能水平是由最近开发的高功率GaAs基SESAM实现的，该SESAM具有低损耗，适用于高腔内功率和脉冲能量。我们还探讨了在高功率达到较短的脉冲持续时间方面的局限性，这种增益材料在磁盘的几何形状和使用SESAM锁模，并在这个方向上提出了第一步，与示范30 W的输出功率，692 fs脉冲在另一个激光配置。
2022-04-04 physics.optics
Ultralow-threshold thin-film lithium niobate optical parametric oscillator
具有强$χ^{(2)}$光学非线性的材料，特别是锂酸盐，在构建光学参量振荡器（OPO）中起着关键作用。然而，低损耗$χ^{(2)}$材料的芯片级集成仍然具有挑战性，并且限制了片上$χ^{(2)}$ OPO的阈值功率。本文报道了第一个采用准相位匹配的高质量微波谐振器的片上锂酸盐光参量振荡器，其阈值功率（$\sim$ 30 $μ$ W）比以前的$χ^{(2)}$集成光子学平台低400倍。在泵浦功率为93 $μ$ W时，获得了11%的片上功率转换效率。OPO波长调谐是通过改变泵浦频率和芯片温度来实现的。薄膜锂氧化物OPO是迄今为止所有片上OPO中功率阈值最低的，具有转换效率高、准相位匹配灵活、器件可扩展等优点，为基于芯片的可调谐经典和量子光源提供了新的机会，为实现光子神经网络提供了一个潜在的平台。
2021-01-12 physics.app-ph physics.optics
Mid-infrared spectroscopy with a broadly tunable thin-film lithium niobate optical parametric oscillator
本文提出一种基于薄膜铌酸锂的紧凑高效宽带可调谐光学参量振荡器，实现1.5至3.3微米倍频程调谐，并通过甲烷和氨光谱测量验证其在气体传感中的应用潜力。
2023-07-09 physics.optics quant-ph
Absorption and Stimulated Emission by a Thin Slab Obeying the Lorentz Oscillator Model
在他1916- 1917年的著名论文中，他提出了激发态原子的能量量子的自发发射和受激发射的A和B系数，爱因斯坦解释说，受激发射涉及沿着入射光子的方向释放单个量子（后来被称为“光子”），这些量子具有与入射光子相同的能量、动量、相位和偏振态。当然，根据经典电动力学，振荡的偶极子必须围绕其振荡轴辐射方位对称的电磁场。尽管如此，爱因斯坦认为，激发态原子以离散量子（光子）形式释放的储存能量必须具有方向性，而且在受激发射的情况下，发射光子的方向必须与入射光子的方向一致。本文的目的是表明，吸收和受激发射的一些突出的特点出现在麦克斯韦电动力学与简单的质量和弹簧模型的原子被称为洛伦兹振子模型。
2019-08-01 physics.class-ph physics.optics
A combination of continuous-wave optical parametric oscillator and femtosecond frequency comb for optical frequency metrology
我们结合了一个可调谐的连续波光学参量振荡器和飞秒钛：蓝宝石激光频率梳，以提供可见光和中红外光谱范围之间的相位相干桥。作为这种新技术的第一个演示，我们进行了碘稳定的Nd：YAG激光器在1064 nm和红外甲烷光学频率标准在$3.39 μ$ m之间的直接频率比较。
2005-09-08 physics.optics
0.7 MW Yb:YAG pumped degenerate optical parametric oscillator at 2.06 μm
该研究报道了一种由Yb:YAG薄片激光器泵浦的2.06 μm简并光学参量振荡器，通过高频腔内调制实现宽带高效输出，以提升场分辨光谱的检测灵敏度。
2024-07-18 physics.optics
Spectral characterization of a frequency comb based on cascaded quadratic nonlinearities inside an optical parametric oscillator
利用连续波泵浦光参量振荡器中的级联二次非线性效应，对光学频率梳的产生进行了实验研究。我们演示了梳状状态，产生窄线宽的模间拍音信号，我们验证了模式间隔均匀性的梳在Hz水平。我们还表明，可以通过调制的频率，对应于梳状模间距的参数增益的梳的光谱质量得到改善。在~2 μm波长的近红外波段，我们获得了超过4 W的高平均输出功率。
2015-09-14 physics.optics
Frequency combs in a microring optical parametric oscillator
本文报道了在下转换机制下，同时存在$χ^{(2)}$和Kerr非线性的微扰光学参量振荡器中孤子频率梳的产生。考虑到一个典型的几何形状的散装铌酸锂$_3$环形谐振器的正常群速度色散跨越之间的间隔的泵和下变频信号的梳进行了研究。我们已经确定了临界功率信号之间的过渡相对较低的泵浦功率主要是$χ^{(2)}$梳和高泵浦功率之间的竞争形成的$χ^{(2)}$和克尔非线性。
2019-08-13 physics.optics
Noise conversion in Kerr comb RF photonic oscillators
从理论上研究了连续波光泵的幅度和相位噪声到克尔频率梳重复频率的传递，重点研究了利用快速光电二极管解调克尔频率梳产生频谱纯净的射频信号。它示出的谐振器频谱的高阶色散和谐振器模式的频率相关的品质因数促进光到RF噪声转换，限制了RF信号的频谱纯度。
2014-10-31 physics.optics
Vernier effect within a versatile femtosecond optical parametric oscillator for broad-tunable, high-repetition-rate oscillator
在同步泵浦光参量振荡器（SPOPO）中，泵浦光和谐振信号之间的固有同步性是将泵浦光的相干特性部分地传递给信号的魔力。在我们的演示中，游标效应观察到飞秒SPOPO通过简单地失谐的FSR的腔，产生信号脉冲在可调重复率从几GHz到1 THz的最大22.58 nm的半高全宽（FWHM）带宽支持160 fs的脉冲覆盖的C-和L-波段的电信波长区域。这种技术提供了一种简单的方法，密集的频率梳状线的有源滤波，而不是使用法布里-珀罗（FP）腔与复杂的锁定系统的天文梳的产生。此外，作为一种具有可调谐和大梳距的频率梳，它提供了潜在的应用机会，如高速相干数据传输，逐行脉冲整形，光学时钟和精密计量。
2015-10-26 physics.optics
High-power mid-infrared frequency comb source based on a femtosecond Er:fiber oscillator
我们报道了一种基于飞秒铒光纤振荡器的高功率中红外频率梳光源，其重复频率稳定在250 MHz。在周期极化的MgO掺杂Li_2O_3晶体中，通过差频产生中红外频率梳。输出功率约120 mW，脉宽约80 fs，光谱覆盖范围2.9 ~ 3.6 μ m。所制备的高功率宽带中红外频率梳保持了相干特性，并通过外差测量进行了验证。作为第一个应用，在环境大气压力和温度下，在短的20 cm玻璃池中测量~200 ppm甲烷-空气混合物的光谱。
2013-02-20 physics.optics
Miniature Optical Atomic Clock: Stabilization of a Kerr Comb Oscillator
机械钟由一个钟摆和一个将钟摆周期转换为显示时间的发条组成。最先进的时钟利用原子中的光学跃迁代替钟摆，并利用飞秒激光器产生的光学频率梳作为时钟装置。梳必须在其频谱的两个点上稳定：一个是用激光将梳线锁定在原子的跃迁上，另一个是通过自参考来稳定梳线之间的频率间隔。这种方法需要先进的技术，因此光学原子钟目前是专门实验室的实验室设备。在本文中，我们利用克尔梳状振荡器的独特性能，实现小型形状因子的光学原子钟。特别是，我们描述了一个时钟的基础上的D1过渡的87 Rb，适合在手掌，并可以进一步小型化到芯片规模。
2013-01-15 physics.optics
Tunable visible frequency combs from a Yb-fiber-laser-pumped optical parametric oscillator
我们提出了一个100 MHz的重复率Yb光纤激光泵浦同步泵浦光参量振荡器（SPOPO）提供可调谐频率梳覆盖几乎整个可见光谱范围。通过腔内倍频的信号和空闲梳，并使用共线的剩余泵浦光，几乎连续的调谐范围为420-700 nm的OPO简并条件附近只有很小的差距实现。输出功率范围从10 mW到200 mW，取决于波长，脉冲持续时间低于150 fs，无需外部压缩。所有三个共线外耦合梳（泵浦，加倍的信号，和加倍的空闲）的飞秒增强腔的频率锁定有利于直接比较它们的光学相位噪声和相位调制传递函数。在单谐振OPO中，泵浦光梳的光相位调制几乎完全转移到非谐振闲频光梳。这导致具有降低的光相位噪声的谐振信号梳，并且还能够通过泵浦光的相位调制在闲频光梳上实现高带宽调制。
2019-01-23 physics.optics
Generation of optical frequency comb in a chi-2 sheet micro optical parametric oscillator via cavity phase matching
Chi-3微谐振器实现了紧凑和便携式频率梳产生，但需要复杂的色散控制。在这里，我们展示了另一种方法，使用卡-2片腔，其中的色散要求放宽腔相位匹配。21.2尽管在1064 nm附近存在275.4 fs^2/mm的相对较大的色散，但在133.0 GHz的均匀线间距下实现了THz宽带梳状波的产生。具有22.6%的高斜率效率和14.9千瓦的峰值功率处理，这种卡-2梳可以进一步稳定的导航，电信，天文学和光谱学应用。
2018-12-16 physics.optics
Moving towards high-power thin-disk lasers in the 2-μm wavelength range
在过去的几十年里，薄片激光器（TDLs）在连续波和超快操作方面都取得了惊人的进展。如今，连续波（CW）功率> 16 kW的单个薄盘振荡器已经得到验证，超快放大器已在很大程度上超越了千瓦级里程碑，脉冲能量在100 mJ以上。这一惊人的发展已经在1 μm波长范围内得到了证明，使用了Yb掺杂材料，并得到了工业可用组件的支持。在强大的科学和工业应用的推动下，将这种性能扩展到更长波长区域的兴趣不断增加。特别是，直接在短波中红外（SW-MIR）区域（2-3 μm）发射的TDLs尤其受到追捧，尽管已经报道了许多早期研究，但大多数仍处于原理验证阶段，并且多100 W操作的潜力仍未得到证实。在这里，我们报告了我们的单基模CW Ho：YAG薄盘振荡器的最新结果，其功率大于100 W，超过了以前的单模TDLs的4倍，标志着高功率SW-MIR TDLs发展的第一个里程碑。在优化的条件下，我们的激光系统在> 2.1 μm处发射达到112 W的输出功率，光-光效率为54.6%，M2 = 1.1。该系统非常适合未来100 W级的直接锁模以及超快放大。我们首先回顾了直接在2 μm附近发射的TDLs的最新技术水平，然后讨论了实现超快操作的困难和可能的路线以及功率缩放的下一步可能步骤。
2021-11-25 physics.optics
High power, frequency agile comb spectroscopy in the mid-infrared enabled by a continuous-wave optical parametric oscillator
提出用电光频率梳泵浦连续波单共振光参量振荡器，将宽带光梳转换为高功率、相干的中红外光梳，并实现甲烷高分辨率光谱测量。
2023-09-26 physics.optics
Modulation Instability Induced Frequency Comb Generation in a Continuously Pumped Optical Parametric Oscillator
利用连续泵浦的无源非线性谐振腔可以产生新型的光学频率梳。虽然大多数研究都集中在三阶“克尔”非线性相互作用，但最近的研究表明，频率梳的形成也可以通过二阶非线性效应发生。在这里，我们报告的形成二次梳的光学参量振荡器（OPO）的配置。具体地说，我们证明了光学频率梳可以产生在参量区的泵浦频率的一半左右的连续驱动的OPO。我们还通过一个单一的时域平均场方程的OPO动力学模型，识别以前未知的动力学制度，诱导调制不稳定性，导致梳形成。数值模拟结果与实验观测光谱吻合较好。此外，对模拟光谱的相干特性的分析表明，存在相关和锁相梳。我们的研究结果揭示了以前未被注意到的动力学的一个明显良好的评估光学系统，并可能导致一类新的频率梳源，可以刺激新的应用，使直接访问难以捉摸的光谱区域，如中红外。
2018-09-01 physics.optics
Massively parallel dual-comb molecular detection with subharmonic optical parametric oscillators
中红外（mid-IR）光谱法为痕量气体、固体和液体的检测提供了无与伦比的灵敏度，这是基于光谱的这一部分中存在强烈的警示振动带。早在十多年前，双梳傅里叶光谱仪就已经证明，它可以提供优越的光谱覆盖范围，同时具有高分辨率和极快的数据采集速度。这种方法的能力是有限的，因为很难产生双胞胎的相互相干的频率梳在中红外。在这里，我们报告了一个相位相干和宽带双梳系统，是基于一对分谐波（分频2）光学参量振荡器，依次泵浦两个锁相铥光纤激光器在2微米波长。我们演示了在3.2-5.3微米（频率跨度1200 cm^{-1}）的整个波段中同时检测多个分子种类，该波段由1.85-2微米（跨度400 cm^{-1}）的泵浦激光波段增强，光谱分辨率为0.01-0.07 cm^{-1}，采集速度在几秒钟内高达160，000个分辨率元素。
2016-08-25 physics.optics
High-Power Mid-IR Few-Cycle Frequency Comb from Quadratic Solitons in an Optical Parametric Oscillator
在中红外（MIR）光谱区域中的强大且高效的光学频率梳对于广泛的应用是高度期望的。尽管利用各种技术进行了广泛的努力，但MIR频率梳源仍然缺乏用于许多应用的功率、效率或带宽。在这里，我们报告了一个内在锁定的频率梳状源的产生中心为4.18 μm的光学参量振荡器（OPO）工作在simulton制度，其中纯二次孤子的形成导致增强的性能。我们显示的优势，在直接的实验比较，传统的制度，这也是支持模拟和理论的操作在模拟制度。我们实现了565 mW的平均功率，900 nm的瞬时3 dB带宽，350%的斜率效率，和44%的转换效率，性能优于以前的OPO演示和其他来源在这个波长范围内。这项工作开辟了一个新的途径，以MIR频率梳产生高功率和效率，并建议孤子产生的巨大潜力的基础上二次非线性在MIR光谱区。
2022-08-21 physics.optics
Frequency comb generation through the locking of domain walls in doubly resonant dispersive optical parametric oscillators
本文从理论上研究了双共振色散光学参量振荡器中局域时间耗散结构的形成及其相应的频率梳。我们推导出一个非局域平均场模型，并表明畴壁锁定允许形成稳定的相干光学频率梳。
2019-08-06 nlin.PS physics.optics
Gouy-phase effects in the frequency combs of an optical parametric oscillator
研究了阈值以下的I型光参量振荡器（OPO）产生的频率梳的横模效应。我们充分考虑衍射效应，考虑通常的OPO架构，而不是自成像设计。此外，我们表明，结构光泵浦的OPO产生多个频率梳同时，对应于不同的空间模式的组合在下转换字段。这一结果可能适用于在单个OPO的时空模中产生混合多体纠缠。
2021-02-10 physics.optics quant-ph
Time Crystals transforming Frequency Combs in Tunable Photonic Oscillators
本研究将时间晶体概念引入光注入半导体激光器构成的可调谐光子振荡器研究，将系统动力学简化为一维圆映射，可准确建模系统动力学并实现可调形状的输出频率梳，为光子信号处理提供理论支撑。
2023-03-27 nlin.CD physics.optics
Chip-scale high-performance photonic microwave oscillator
本文提出芯片级电光频率分频微波振荡器，通过双激光自注入锁定氮化硅谐振器和薄膜铌酸锂电光频率梳，在37.7 GHz载波10 kHz频偏处实现-129 dBc/Hz超低相位噪声。
2024-02-26 physics.app-ph physics.optics
Microwave Q-band oscillator at 49GHz for broadband frequency conversion based on a Kerr optical soliton crystal micro-comb
报道了一种基于集成微环谐振器产生的相干克尔光微梳的宽带微波频率转换器。相干微梳显示与孤子晶体动力学一致的功能，FSR为48.9GHz。我们使用它来演示一个高性能的毫米波本振器在48.9GHz的Q波段的微波频率转换。实验结果表明，在40 GHz频率范围内，输出射频功率与中频功率之比为6.8 dB，杂散抑制比大于43.5 dB。实验结果与理论结果吻合良好，验证了基于相干光微梳的微波频率转换器的有效性，并具有减小尺寸、降低复杂度和潜在成本的能力。
2019-07-22 physics.app-ph physics.optics
Cavity ringdown spectroscopy at 2 $μ$m wavelength assisted by a comb-locked optical parametric oscillator
本文开发了一台用于2 μm高精度分子光谱学的频率梳锁定腔衰荡光谱仪，通过外腔二极管激光器锁定单谐振光学参量振荡器信号输出实现，探测N2O热振动带跃迁并实现108 kHz的1-σ全局不确定度。
2025-05-29 physics.atom-ph physics.optics
A chip-integrated comb-based microwave oscillator
本研究研发出首款完全集成的基于微梳的微波振荡器芯片，采用混合集成架构，在极小尺寸内实现超低噪声微波输出，有望赋能通信、传感等多领域发展。
2024-03-05 physics.app-ph physics.optics
Ultralow-Noise Photonic Microwave Synthesis using a Soliton Microcomb-based Transfer Oscillator
超低噪声微波的合成对于计时、计量、通信和射电天文学都具有科学和技术意义。今天，最低的相位噪声信号是通过使用锁模激光频率梳的光分频获得的。尽管如此，这种技术理想地需要高重复率和紧密的梳状稳定。在这里，具有14 GHz的重复率的孤子微梳是用超稳定的泵浦激光器产生的，并用于导出超低噪声微波参考信号，在1 Hz偏移频率下的绝对相位噪声水平低于-60 dBc/Hz，在10 kHz下的绝对相位噪声水平低于-135 dBc/Hz。这是使用传输振荡器方法实现的，其中自由运行的微梳噪声（经过仔细研究并最小化）通过电子分频和混频的组合被消除。虽然这种原理证明使用辅助梳检测微梳的偏移频率，我们强调了这种方法的前景与未来的自参考集成微梳和电光梳，这将允许超低噪声微波和亚太赫兹信号发生器。
2019-11-26 physics.app-ph physics.optics
Fast, precise, and widely tunable frequency control of an optical parametric oscillator referenced to a frequency comb
光学频率梳（OFC）为连续波激光器的频率稳定提供了一种方便的参考。我们展示了一种频率控制方法，依赖于在很宽的范围内跟踪和稳定的激光器和OFC之间的拍音。该方法结合了在激光器的整个模式跳变自由调谐范围内的毫秒时间尺度上的快速频率斜坡和对单个频率的精确稳定。我们将其应用到一个市售的光参量振荡器（OPO），并演示了超过60 GHz的斜坡速度高达3 GHz/ms的调谐。频率斜坡跨越15 GHz的执行在不到10 ms，与OPO立即重新锁定到OFC后，在任何所需的频率斜坡。所开发的控制硬件和软件能够将OPO稳定到亚MHz精度，并自动执行快速频率斜坡序列。
2017-02-13 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
