Dual-comb correction with spectrally broadened fiber lasers
频率梳和两个连续波激光器之间的拍音提供的相位信息被用来外推的相位演化的梳模式中发现的光谱区域通过非线性加宽。此后,这使得能够使用干涉图自校正来完全恢复两个独立的光纤激光器之间的双梳拍音符的相干性。这种方法允许放弃两个梳的$f - 2f$自引用,这是一个显著的简化。宽带近红外甲烷光谱已经进行了简化系统的保存性能的演示。
2019-09-20 physics.ins-det 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
All-fiber upconversion high spectral resolution wind lidar using a Fabry-Perot interferometer
提出了一种全光纤、微脉冲、人眼安全的1550 nm高光谱分辨率测风激光雷达(HSRWL),该雷达采用一对上转换单光子探测器和光纤法布里-珀罗扫描干涉仪(FFP-SI)。为了提高光学探测效率,利用FFP-SI的透射谱和反射谱对气溶胶后向散射和参考激光脉冲进行光谱分析。参考信号从输出激光器中引出,用作零速度指示器。从频率响应函数Q中检索多普勒频移,频率响应函数Q被定义为发射信号和反射信号的差与它们的和的比率。利用探测器的高信噪比和FFP-SI的高光谱分辨率,沿望远镜视线方向重建了气溶胶后向散射的Q谱。通过应用最小二乘拟合程序的测量Q谱,中心频率和带宽的同时获得。然后相对于参考信号的中心频率确定多普勒频移。为了消除温度波动对FFP-SI的影响,FFP-SI在测量期间被置于温度稳定性为0.001的室中。在合肥(31.843 N,117.265 E)进行了连续两天的LOS风观测。与此同时,从HSRWL LOS风测量显示出良好的协议,从超声波风传感器(维萨拉windcap WMT 52)的结果。由于Q函数的卷积运算计算量大,采用经验方法来评估测量质量。风速的标准差为0.76米/秒,在1.8公里。在1.8km处,所检索的带宽变化的标准偏差为2.07MHz。
2016-06-15 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Fiber-based mid-infrared frequency-swept laser at 50 MScans/s via frequency down-conversion of time-stretched pulses
本文提出一种基于光纤的频率扫频中红外光源,利用紧凑锁模光纤激光器和电信光纤对时间拉伸近红外脉冲进行频率下转换,实现了50 MSpectra/s的甲烷气体光谱测量,为高速现场应用提供了紧凑鲁棒的方案。
2025-01-03 physics.optics
Fiber lasers: a power-scalable coherent light source for applications in space
光纤激光器由于其高效率和优越的稳定性而进入了许多应用领域。特别是在太空中,这些激光器必须满足恶劣环境所设定的额外要求,通常以大的温度梯度、振动和冲击以及不同种类的辐射为特征。在这篇文章中,我们将报告光纤激光器的开发和实现,该光纤激光器旨在作为考虑到上述专业的Renaissance和Docking 3D激光雷达系统的一部分。脉冲和连续波光纤激光器的功率缩放是开发空间新应用领域的另一种方式。
2019-10-25 physics.app-ph physics.optics physics.space-ph
Integrated four-channel all-fiber up-conversion single-photon-detector with adjustable efficiency and dark count
上转换单光子探测器(UCSPD)在量子密钥分发(QKD)、激光雷达、光时域反射仪(OTDR)和深空通信等领域有着广泛的应用。在实验室中,我们首次研制了一种集成的四通道全光纤UCSPD,它可以工作在自由运行和门极模式。该模块结构紧凑,探测效率和暗计数可调,可满足不同的实验要求。我们已经表征了UCSPD系统的关键参数。
2016-10-03 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Narrow bandwidth Q-switched Erbium-doped fiber laser based on dynamic saturable absorption filtering effect
提出了一种利用自制的可饱和动态感生光栅(SDIG)实现窄谱宽掺铒光纤(EDF)激光器调Q的方法。SDIG同时集成了饱和吸收和光谱滤波效应,这是第一次通过理论分析和实验结果证实,尽我们所知。进一步的研究表明,调Q辐射的光谱宽度取决于SDIG的长度和泵浦源的输入功率。当SDIG长度为20 cm,抽运功率为250 mW时,获得了最宽谱宽约为29.1 pm的调Q脉冲,是FSA调Q光纤激光器中最宽带宽的脉冲。该方法提供了一种获得窄带宽调Q脉冲的简单方法,在非线性频率变换、多普勒激光雷达和相干组束等方面具有广阔的应用前景。
2020-07-21 physics.optics
Cavity enhanced absorption spectroscopy in the mid-infrared using a supercontinuum source
我们利用一个基于全光纤的超连续谱光源在3000 ~ 3450 nm的中红外波段实现了非相干宽带腔增强吸收光谱。进行多组分气体检测,并以亚ppm的精度检索乙炔和甲烷的浓度。观察到标称气体浓度的线性响应,证明该方法用于感测应用的可行性。
2017-06-01 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Time-Stretched Femtosecond Lidar Using Microwave Photonic Signal Processing
提出了一种具有0.1兆赫兹更新速率和几微米分辨率的实时测距激光雷达,该雷达结合了色散傅里叶变换和瞬时微波频率测量。将时间展宽的飞秒激光脉冲通过全光纤马赫-曾德尔干涉仪,将检测光束插入干涉仪的一个臂的光路中,将位移编码为时间干涉图的频率变化。为了解决光探测器产生的微波脉冲在存储和实时处理方面的挑战,我们转向全光信号处理。使用强度调制器通过时域干涉图调制载波。之后,微波脉冲的频率变化被上传到一阶边带。最后,边带的频移通过一个锁频放大器转化为传输变化。在实验中,采用可编程光学滤波器实现了动态范围和探测灵敏度可调的实时测距系统。在15 mm探测范围内,标准差为7.64 μm,总平均误差为19.10 μm;在45 mm探测范围内,标准差为37.73 μm,总平均误差为36.63 μm。
2020-08-05 eess.SP physics.optics
A fully hybrid integrated Erbium-based laser
本研究通过在超低损耗氮化硅光子集成电路中注入铒离子并集成III-V族泵浦激光器,实现了兼具高功率、窄线宽、宽调谐范围的芯片级铒激光器,性能超越传统光纤激光器,为稀土离子集成激光器提供新路径。
2023-05-05 physics.optics
Tunable kHz distributed feedback fiber laser enabled by glass additive-manufacturing
本文利用激光粉末沉积增材制造掺铒石英光纤,并在16 mm光纤中写入相移光栅,实现了毫瓦级、线宽小于704 kHz的可调谐分布式反馈光纤激光器,后向斜率效率达24%,展示了非传统制造路线快速制备先进光纤器件的潜力。
2024-07-26 physics.app-ph physics.optics
Near- and middle-ultraviolet reconfigurable Raman source using a record-low UV/visible transmission loss inhibited-coupling hollow-core fiber
我们报告了两种类型的拉曼激光源发射在近和中紫外光谱范围内使用的耐晒充气抑制耦合(IC)空芯光子晶体光纤(HCPCF)具有创纪录的低传输损耗(最低5分贝/公里,在480 nm)。第一种类型的源发出的拉曼梳产生的充氢HCPCF由355 nm波长的微芯片纳秒脉冲激光泵浦。所产生的梳状线从270 nm到近红外区域,在270-400 nm波长范围内不少于20条线。第二种类型代表调谐到紫外线中的臭氧吸收带的第一双波长拉曼源。这种双波长源在266 nm和289 nm或266 nm和299 nm处发射。为了优化差分吸收激光雷达(DIAL)探测臭氧的灵敏度,对激光对的相对功率进行了设定。相对于目前的DIAL激光器,该源的物理封装尺寸缩小了10倍以上,从而为实地臭氧监测和绘图提供了新的机会。这两种拉曼光源都具有非常小的占地面积,并且没有日晒。
2021-08-24 physics.optics
Intracavity trace molecular detection with a broadband mid-IR frequency comb source
利用宽带光学参量振荡器(OPO)的内腔光谱技术,在2.5 - 5 μm光谱范围内对甲烷、二氧化碳、一氧化碳、甲醛、乙炔和乙烯等气体进行了超灵敏检测。OPO在简并附近工作,并由锁模铒(1560 nm)或铥(2050 nm)光纤激光器同步泵浦。高达800 cm $^{-1}$的大瞬时带宽允许同时检测多种气体。我们观察到一个有效的路径长度增强由于相干相互作用内的OPO腔,并实现部分每十亿灵敏度水平。测量的光谱形状是在良好的协议与模型,考虑到在广泛的OPO频带的群延迟色散。
2013-01-23 physics.optics
Intracavity-birefringence-enabled soliton states and wavelength control in the (C + L)-band fiber lasers
本研究提出了一种基于腔内双折射的光纤激光器,实现了 C+L 波段波长可控的多态孤子态,并展示了其在生物成像和 LiDAR 中的应用潜力。
2025-12-14 physics.optics physics.soc-ph
11-μs Time-resolved, Continuous Dual-Comb Spectroscopy with Spectrally Filtered Mode-locked Frequency Combs
基于便携式锁模光纤频率梳的宽带双梳光谱仪是一种用于现场、免校准、多组分光谱分析的有力工具。虽然利用锁模DCS获取单个光谱通常花费微秒到毫秒,但是由于需要对许多光谱求平均以达到高信噪比(SNR),这些光谱仪的应用通常限于具有秒或分钟量级的时间变化的系统和过程。在这里,我们展示了高速,连续,光纤锁模激光DCS与低至11 $μ$ s的时间分辨率。我们实现这一点,通过过滤梳状谱使用便携式法布里-珀罗腔产生过滤梳齿间距为1 GHz。对于给定的光学带宽,1 GHz的间距提高了DCS采集速度和SNR,同时保持足够的间距以在宽范围的条件下解析吸收特征。我们测量光谱的快速压缩机内的甲烷在整个16毫秒的压缩周期与133厘米的$^{-1}$带宽(4000梳齿)和1.4毫秒的时间分辨率通过光谱过滤的梳。通过过滤两个梳,我们在11 $μ$ s内测量了6330 cm $^{-1}$周围CO的单次激发25 cm $^{-1}$(750个梳齿)光谱。该技术能够同时实现高速和高分辨率DCS测量,并且可以应用于稳健和便携式光纤锁模频率梳的倍频程范围内的任何地方。
2020-05-26 physics.app-ph physics.optics
Monolithic piezoelectrically tunable hybrid integrated laser with sub-fiber laser coherence
针对超低频率噪声与频率捷变的权衡问题,本文基于Si₃N₄平台开发出单片压电可调谐混合集成激光器,其频率噪声低于光纤激光器且具备400 kHz平坦频率驱动带宽,相干性等性能超越传统激光系统。
2024-11-28 physics.app-ph physics.optics
Ultranarrow-linewidth self-injection-locked tunable blue GaN DFB laser
Univ Rennes, CNRS, Institut FOTON – UMR 6082(雷恩大学、法国国家科学研究中心、FOTON研究所);Exail(Exail公司);Indie Technologies Switzerland AG, EXALOS(瑞士Indie科技有限公司、EXALOS)
研究展示了452nm超窄线宽自注入锁定DFB二极管激光器,通过与基于FBG的外腔耦合降低线宽,实验与理论吻合,还表征了调谐能力,其架构利于集成,可为集成光学原子钟和水下激光雷达提供关键的紧凑稳定且可调的可见光光源。
2026-07-28 physics.optics
Full C- and L-band tunable erbium-doped integrated lasers via scalable manufacturing
该研究采用200 nm厚Si₃N₄波导降低离子注入能量,实现了晶圆级、代工厂兼容的全C/L波段可调谐掺铒集成激光器,具备宽调谐范围、高功率、窄线宽及高温度稳定性,可支撑多领域光子应用。
2025-01-12 physics.app-ph physics.optics
Hertz-linewidth and frequency-agile photonic integrated extended-DBR lasers
本文提出基于RSOA与超低损耗Si3N4平台上可调谐扩展DBR及压电执行器的频率捷变集成激光器,结合螺旋谐振器自注入锁定实现赫兹级线宽,兼具高速调谐、高功率和小尺寸,满足FMCW激光雷达等应用需求。
2023-07-10 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast tunable photonic integrated Pockels extended-DBR laser
提出一种基于 LNOI 电光 DBR PIC 与 RSOA 混合集成的 E-DBR Pockels 激光器,仅需单一模拟输入即可实现快速无跳模调谐、高功率与窄线宽,并通过 FMCW LiDAR 和光谱实验验证。
2024-08-03 physics.app-ph physics.optics
Frequency agile photonic integrated external cavity laser
近年来,随着超低损耗氮化硅集成光子电路的发展,新一代集成激光器有望实现光纤激光相干。然而,这些装置目前基于分布反馈(DFB)激光二极管的自注入锁定,从而增加了成本并且需要调谐用于其操作的激光器设定点。相比之下,交钥匙传统激光系统使用反射式半导体光放大器(RSOA)。虽然该方案已被用于基于光子学的集成激光器,但到目前为止,还不存在低噪声且同时具有调频连续波(FMCW)LiDAR或频率计量中的激光锁定所需的快速、无模式跳变和线性频率调谐的成本有效的基于RSOA的集成激光器。在这里,我们克服了这一挑战,并展示了基于RSOA的频率捷变集成激光器,可以在低功率下高速调谐,具有高线性度。这是通过在基于游标滤波器的激光器方案中将压电致动器单片集成在超低损耗氮化硅光子集成电路上来实现的。该激光器工作在1550 nm,具有6 mW的输出功率,400 Hz的固有激光线宽,并允许在7 ns的上升时间和75 nW的功耗超快波长切换。此外,我们证明了FMCW激光雷达的适用性,通过显示激光频率调谐超过1.5 GHz,在100 kHz的三角线性调频频率与线性化后的非线性度为0.25%,并使用该源测量目标场景10米远,距离分辨率为8.5厘米。
2023-03-20 physics.app-ph physics.optics
On-the-fly precision spectroscopy with a dual-modulated tunable diode laser and Hz-level referencing to a cavity
高分辨率激光光谱学的进步使物理学、化学、生物学和天文学领域的许多科学突破成为可能。光学频率梳以超高频率精度和快速测量速度推动了测量极限,而可调谐二极管激光光谱学则用于需要高功率和连续光谱覆盖的场景。尽管可调谐二极管激光光谱具有这些优点,但由于扫描速度的波动,精确确定激光的瞬时频率是具有挑战性的。在这里,我们展示了一个简单的光谱方案与频率调制二极管激光器,参考二极管激光器的飞行到一个光纤腔与子15 Hz的频率精度在11太赫兹范围内,测量速度为1太赫兹/秒。与现有的二极管激光光谱方法相比,这是两个数量级以上的改进。我们的方案提供了精确的频率校准标记,同时跟踪激光的瞬时扫描速度。我们展示了几个应用,包括超高Q值微谐振器的色散测量和HF气室的光谱学,其可用于可调谐二极管激光器的绝对频率参考。这种光谱方案的简单性,鲁棒性和低成本对于LIDAR,气体光谱和环境监测等实验室外应用非常有价值。
2023-03-24 physics.ins-det physics.optics
Ultrafast and long-term stability Integrated Pockels laser with thin-film PZT
State Key Laboratory for Extreme Photonics and Instrumentation, Zhejiang Key Laboratory of Optoelectronic Information Technology, College of Optical Science and Engineering, International Research Center for Advanced Photonics, Zhejiang University(浙江大学极端光子学与仪器教育部重点实验室、光电信息技术浙江省重点实验室、光学与光学工程学院、先进光子学国际研究中心);China Jiliang University(中国计量大学);Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学杭州高等研究院)
利用薄膜锆钛酸铅(PZT)的普克尔斯效应实现频率捷变混合外腔激光器,具有82 nm调谐范围、5.5 ns波长切换时间和超过56.7 dB的边模抑制比。
2026-06-02 physics.optics
A wideband, high-resolution vector spectrum analyzer for integrated photonics
本文提出一种光纤化双模矢量频谱分析仪,可在同一装置中表征无源器件与宽带激光源,实现55.1 THz带宽、471 kHz分辨率和56 dB动态范围,并验证于波导、频率梳和LiDAR。
2023-10-08 physics.optics