Optical superradiance from single-digit-femtosecond electron beam structure
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
研究通过超短相对论电子束在介电边界产生光学范围超辐射辐射，揭示了可见光范围内光子产生与电子束纵向形因子的二次电荷依赖性，为可见光范围超辐射提供新途径。
2026-04-15 physics.acc-ph physics.optics
Infrared frequency combs and supercontinua for multiplex high sensitivity spectroscopy
研制了一种基于SF6光子晶体光纤产生超连续谱的红外高亮度光源，用于1.5 $μ$ m波段的高分辨率多路复用光谱。此外，基于Cr^4+：YAG频率梳的多路高分辨率方法能够探测大的光谱域，同时灵敏地测量与所有单个光谱特征相关的吸收和色散。
2007-10-15 physics.optics
Tapered semiconductor amplifiers for optical frequency combs in the near infrared
利用飞秒光学频率梳在780 nm处对锥形半导体放大器进行注入种子。当输入脉冲展宽到皮秒范围时，在平均输入功率为1 mW（20 mW）时，获得了超过17 dB（12 dB）的能量增益。在光子光纤中产生的超连续谱光的光谱窗口也被放大。干涉测量表明，输入和放大的梳状元件之间的外差拍的亚赫兹线宽，产生放大下没有检测到的相位噪声退化。这些放大器可用于提高用于确定载波-包络偏移频率的f-to-2f干涉仪中的红外功率，对于稳定倍频程飞秒激光器和其他红外功率非常有限的超连续谱光源具有明显的优势。
2006-02-15 physics.atom-ph physics.optics
Attosecond Pulse-shaping using a seeded free-electron laser
阿秒脉冲是研究原子价态和原子核电子动力学的基础。目前，阿秒波形的可重复产生和表征仅通过高次谐波产生过程来证明。目前已经提出了几种整形阿秒波形的方法，包括金属滤波器、多层膜反射镜和驱动场的控制。然而，这些方法都不允许灵活操纵阿秒波形的时间特性，并且它们遭受高次谐波产生过程的低转换效率。相反，自由电子激光器提供飞秒、极紫外和X射线脉冲，能量范围从几十$\mathrmμ$ J到几mJ。最近的实验表明，它们可以产生亚fs尖峰，但具有随拍摄而变化的时间特性。在这里，我们展示了第一个示范的高能量（$\mathrmμ$ J级）阿秒波形的可重复产生使用种子自由电子激光。我们展示了一个阿秒脉冲训练的谐波分量的幅度和相位操纵结合一种新的方法，其时间重建。本文的结果为用自由电子激光进行阿秒时间分辨实验开辟了道路。
2020-12-17 physics.atom-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
Precise control of optical phase and coherent synthesis in femtosecond laser based optical frequency combs
光学频率梳是能够产生离散的、等间隔的和高度相干的梳状模式的激光源。光学频率梳技术为光频和射频之间的稳定性转换提供了一个重要的桥梁。该技术的发展极大地促进了精密光谱学、光学时频传递、光学分频、时频基准远距离传递和高精度测距等技术的发展。飞秒激光器由于其宽光谱输出特性，成为实现光学频率梳的最佳选择。通过对飞秒激光脉冲训练的重复频率和载波包络偏移频率的精确控制，可以获得在时域和频域都稳定的光学频率梳。本论文主要研究光学频率梳中重复频率、载波包络偏移频率的精确控制以及相干脉冲的合成。
2022-04-13 physics.optics
Femtosecond laser comb driven perpendicular standing spin waves
我们研究了飞秒激光梳驱动的厚度范围为$d =$ 40- 100 nm的坡莫合金（Py）薄膜中持续相干自旋波（SW）的产生。一个简单的快速退磁模型描述了所观察到的SW强度对激光功率的依赖关系，为所有的膜厚度。在较厚的薄膜中，我们观察到的激光梳激发垂直立自旋波高达三阶和18倍的1 GHz的激光重复率。我们的研究结果表明，飞秒梳作为非接触SW点源在很宽的膜厚度和SW模式的类型的多功能性。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Harmonic-seeded resonant Raman amplification in strong-field ionized nitrogen molecules
在大气中产生具有高时空相干性和窄带宽的类自由空间激光辐射为光谱遥感提供了广阔的前景。在这里，我们报告产生这样的类激光发射，这是由于在氮分子暴露于强烈的中红外激光场的微扰和非微扰非线性光学效应的综合贡献。我们系统地研究了产生的自由空间激光光谱对驱动激光波长和功率的依赖关系。结果表明，自由空间激光是由氮离子分子转动波包中驱动脉冲的五次谐波共振喇曼放大产生的。
2016-08-18 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
Full phase stabilization of a Yb:fiber femtosecond frequency comb via high-bandwidth transducers
提出了一种利用腔内电光调制器和声光调制器实现放大Yb光纤飞秒频率梳全稳相的方法。这些传感器为frep和fceo提供了580 kHz和250 kHz的高伺服带宽，从而产生了鲁棒且低相位噪声的光纤频率梳。该频率梳使用f - 2f干涉仪进行自参考，并锁相至用于698 nm JILA Sr光学时钟的超稳定光学参考，分别表现出0.21rad和0.47rad的积分相位误差（超过1 mHz - 1 MHz）。或者，将该梳锁定到698 nm和1064 nm处的两个光学参考，分别获得0.43 rad和0.14 rad的积分相位误差。
2012-02-23 physics.optics
Evaluating the performance of the NPL femtosecond frequency combs: Agreement at the $10^{-21}$ level
结果从两个独立的飞秒频率梳系统之间的一系列比较在NPL，这是为了评估其系统的不确定性进行。同时测量与两个系统证明协议的水平为5 × $10^{-18}$时，测量光频率对一个共同的微波参考。当同时测量两个光学频率的比率时，观察到在3 x $10^{-21}$水平的一致性。结果代表了迄今为止钛：蓝宝石和掺铒飞秒梳之间的最高报告水平的协议。讨论了梳齿在这两种不同方式下工作时的局限性，包括对SI秒的可追溯性，这可以在1 x $10^{-16}$以下的不确定度下实现。提出的技术细节支持最近在NPL对$^{88}$ Sr $^+$和$^{171}$ Yb $^+$光学时钟跃迁的绝对频率测量，以及$^{171}$ Yb $^+$中两个光学时钟跃迁之间的频率比测量。
2014-08-11 physics.optics
Adaptive sampling dual terahertz comb spectroscopy using free-running dual femtosecond lasers
由于模式分辨太赫兹梳状谱同时具有宽带太赫兹辐射和窄线宽连续太赫兹辐射的特性，并且可以将太赫兹梳状谱的所有频率模式锁相到微波频率标准上，因此双太赫兹梳状谱是一种很有前途的高精度、高分辨率、宽带太赫兹光谱技术。然而，稳定的双飞秒激光器的要求往往阻碍了这种方法的广泛使用。在这篇文章中，我们展示了自适应采样，双太赫兹梳状光谱，使自由运行的双飞秒激光器的使用。为了校正激光定时抖动引起的时间和频率尺度的非线性，采用双太赫兹梳状参考频谱分析仪产生自适应采样时钟，并将其用于数据采集板的定时信号。所展示的结果不仅表明了自由运行双激光器的双太赫兹梳状光谱的实现，而且还暗示了其光谱性能优于稳定双激光器的双太赫兹梳状光谱。
2014-12-11 physics.optics
Femtosecond Pulse Generation via an Integrated Electro-Optic Time Lens
集成飞秒脉冲和频率梳源是一种具有广泛应用前景的关键器件。片上脉冲产生的主要方法依赖于三阶非线性或半导体增益的微谐振器内的锁模。然而，这些方法在噪声性能、波长可调谐性和重复率方面受到限制。或者，亚皮秒脉冲可以合成没有锁模，通过调制连续波（CW）单频激光器使用级联的电光（EO）调制器。这种方法由于其简单性、鲁棒性和频率捷变性而特别有吸引力，但是仅在使用多个离散EO调制器并且需要光放大器（以克服大的插入损耗）、微波放大器和移相器的桌面上实现。在这里，我们展示了一个芯片级的飞秒脉冲源上实现的集成的锂离子（LN）光子平台18，使用级联的低损耗电光幅度和相位调制器和啁啾布拉格光栅，形成一个时间透镜系统。该器件由连续波分布反馈（DFB）芯片激光器驱动，由单个连续波微波源控制，无需任何稳定或锁定。我们测量飞秒脉冲序列（520 fs的持续时间）与30 GHz的重复率，平顶光谱与10 dB的光学带宽为12.6 nm，个别梳状线功率超过0.1毫瓦，和脉冲能量为0.54皮焦。我们的研究结果代表了一个可调的，强大的和低成本的集成脉冲光源与CW脉冲转换效率的一个数量级高于以前的集成源实现。我们的脉冲发生器可以从超快光学测量到分布式量子计算机网络中找到应用。
2021-12-16 physics.app-ph physics.optics
Spectrally resolved optical frequency comb from a self-referenced 5 GHz femtosecond laser
报道了一台重复频率为5GHz的钛宝石锁模飞秒激光器。微结构光纤中24 fs脉冲的光谱展宽产生倍频程跨越光谱，并允许发射的飞秒激光频率梳（FLFC）的自参考和主动稳定。5GHz FLFC的各个模式的解决与高分辨率光谱仪的基础上虚拟成像相控阵（VIPA）光谱色散。单梳状元件在微瓦级平均功率水平的隔离证明。高功率，频率稳定的5GHz激光器和它的许多模式的直接分辨率的组合将有利于直接频率梳光谱的应用。此外，这种稳定的FLFC应该作为一个有用的工具，直接模式傅立叶合成任意的光波形。
2007-07-03 physics.atom-ph physics.optics
Dual-comb femtosecond solid-state laser with inherent polarization-multiplexing
双梳光谱是一种快速发展的技术，可以实现原子和分子的超精密宽带光学诊断。这种强大的工具通常需要两个锁相飞秒激光器，但它已被证明，它可以实现没有任何稳定，如果梳是从一个单一的激光腔产生。尽管如此，不可避免的内在相对相位波动总是对任何光谱测量的精度设置了限制，迄今限制了批量双梳状激光器模式分辨研究的适用性。在这里，我们展示了一个多功能的概念，低噪声双梳发电机从单腔飞秒固体激光器的基础上本征偏振复用内的光学各向异性增益晶体。由于腔内空间分离的正交偏振光束，两个子100 fs的脉冲序列同时产生的1.05 $μ$ m Yb：CNGS振荡器的重复频率差为4.7 kHz。激光器表现出最低的相对噪声曾经证明了散装双梳源，支持自由运行模式分辨光谱测量超过一秒钟。此外，开发的双梳产生技术可以应用于任何利用双折射有源晶体的固体激光器，铺平了道路，走向一类新的高度相干，单腔，双梳激光源工作在各种光谱区域。
2020-09-11 physics.optics
Ultra-high harmonic conversion of a seeded free-electron laser via harmonic optical klystron
本文提出一种结合谐波光学速调管与EEHG的新方法，将FEL的谐波转换阶数提升至约90，能产生波长3 nm的强且几乎完全相干的FEL脉冲，且所需种子激光强度更低，利于高重复率运行。
2024-04-26 physics.acc-ph physics.optics
Femtosecond imbalanced time-stretch spectroscopy for ultrafast gas detection
双梳光谱法是一种很有前途的高精度光谱分析方法。然而，它的实现和应用往往受到光梳系统的复杂性的阻碍。在这里，作为一个紧凑和强大的系统，飞秒非平衡时间拉伸光谱（FITSS）与简单的光学布局的建议和证明。从一个飞秒激光的时间拉伸干涉建立从光频域的射频制度的映射。在实验中，氢氰酸池的吸收线被编码在马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的探测臂中。下变频后的射频梳是由周期性啁啾波形转换而来的，该周期性啁啾波形是具有不同色散值的MZI在两臂上的干涉图。通过转动滤光片，可以分析宽范围的光谱。
2020-11-10 physics.optics
Modelocking and Femtosecond Pulse Generation in Chip-Based Frequency Combs
超短脉冲源的发展对凝聚态物理、生物医学成像、高场物理、频率计量学、电信、非线性光学和分子光谱学产生了巨大的影响。尽管已经对这种源进行了许多改进，但是创建能够在宽范围的波长、持续时间和重复率上产生飞秒脉冲的高度紧凑、鲁棒的平台仍然是一个挑战。最近的观察频率梳产生通过级联参数振荡的微谐振器11建议实现这一目标的路径。在这里，我们调查的时间和光谱特性的氮化硅微谐振器中产生的参数梳，并观察到一个过渡到被动锁模的梳与孤子脉冲形成一致，导致在99 GHz的重复率产生160 fs的脉冲。该平台提供了产生10 fs到几ps的脉冲的前景，重复频率从10 GHz到> 1 THz，波长范围为0.8 - 6 μm。
2012-11-15 physics.optics
Non-planar femtosecond enhancement cavity for VUV frequency comb applications
外部无源飞秒增强腔（fsEC）被广泛用于提高非线性转换过程的效率，如高重复频率下的高谐波产生（HHG）。它们的性能往往受到光束椭圆度的限制，椭圆度是由倾斜入射到球面聚焦镜上引起的。我们介绍了一种新型的三维折叠的典型的平面蝴蝶结谐振器的几何形状，保证圆形的光束轮廓，保持线性偏振，并允许一个显着更紧密的焦点，以及一个更大的光束横截面上的腔镜的变体。该计划被应用于改善聚焦在钛：蓝宝石为基础的真空紫外频率梳系统，针对第五谐波约160 nm（7.8 eV）的低能量异构态的钍-229的高精度光谱。这在具有甚至更高种子和腔内功率的fsEC应用中也将是有益的，其中反射镜的损伤阈值成为主要关注点。
2016-01-11 physics.optics
Randomly spaced phase-only transmission combs for femtosecond pulse shaping
提出了一种新的基于相位剪裁传输的随机多独立梳状成形算法。这种方法的好处是可编程激光脉冲序列的无卫星生成。结果是通过创建一个传输函数作为一个随机梳的光学频率连续的不相交的部分与数值优化的段宽度分布。该算法是通过产生一个规则的非周期梳和随机排列的元素。实验演示进行了声光脉冲整形器提供宽带多窗口传输函数与任意可变宽度的段。抑制不需要的卫星脉冲的因子为8的演示，以及生成脉冲副本与扩展的可用延迟范围相比，只有相位脉冲整形与周期性传输梳。
2020-10-29 physics.optics
Two-photon transitions driven by a combination of diode and femtosecond lasers
我们报告了连续半导体激光器和一列超短脉冲的联合作用，其中每一个都驱动了铷蒸气中5S-5 P-5D双光子跃迁的一步。训练。当连续激光频率在铷D_{2}线上扫描时，对于飞秒激光的固定重复率检测来自6 P_{3/2}状态的荧光。该方案允许在包括5个D_{3/2}和5个D_{5/2}状态的大光谱范围内的速度选择光谱学。结果很好地描述在一个简化的频域图片，考虑到每个速度群与连续激光和频率梳的单模的相互作用。
2012-07-17 physics.atom-ph physics.optics
Cascaded half-harmonic generation of femtosecond frequency combs in mid-IR
对于中红外（中IR）（被称为光谱的“分子指纹”区域[1]）中的频率梳的日益增长的需求，通过半谐波产生的近IR频率梳的下变频提供了许多益处，包括高转换效率以及对近IR泵浦的固有相位和频率锁定[2]。因此，级联的半谐波产生承诺一个简单的路径扩展稳定的频率梳的波长覆盖范围。在这里，我们报告了一个两倍频程的下变频约1 μm的频率梳通过级联半谐波产生在第一阶段的效率约为64%，在第二阶段的效率约为18%。我们获得了~2 μm宽约50 fs和~4 μm宽约110 fs的宽带内锁频梳。这些结果表明，半谐波产生的有效性，作为一个通用的工具，有效的相位和频率锁定下变频，这可能是有益的许多应用需要长波长相干源。
2015-10-13 physics.optics
Simultaneous control of harmonic yield and energy cutoff of high-harmonic generation using seeded plasmonic-enhanced fields
我们研究了种子等离子体增强场驱动的高次谐波产生。一方面，等离子体激元增强场具有很大的潜力，可以扩展HHG截止，这是产生阿秒脉冲的仪器先决条件。另一方面，XUV种子的使用似乎具有相当大的潜力来提高HHG转换效率，当采用独特的基本激光脉冲时，HHG转换效率通常是适度的。通过混合这两个源，我们表明，它是可能的，同时，提高高次谐波截止，并增加谐波光子通量。这些特征的组合潜在地使得能够产生强的和光谱宽的阿秒脉冲串。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
All-solid-state VUV frequency comb at 160 nm using multi-harmonic generation in a non-linear femtosecond enhancement cavity
我们报道了一种基于固体的真空紫外频率梳的实现，利用外部增强腔中的多谐波产生。迄今为止，在这种布置中的光学转换仅使用气态介质报道。我们提出了一种理论，允许选择最合适的固体生成介质的特定目标谐波通过调整材料的带隙。因此，我们实验上使用一个薄的氮化铝薄膜生长在蓝宝石衬底上，以实现一个紧凑的频率梳状多谐波源在深紫外/真空紫外光谱范围。扩展我们早期的VUV源[Opt. Exp. 26，21900（2018）]，亚瓦级钛宝石飞秒频率梳被增强到24 W的存储平均功率，产生了其3、5、7次谐波，160 nm处的目标谐波功率提高了两个数量级。固体介质中出现的非线性效应以及适当的腔内色散管理支持最佳增强和稳定锁定。为了证明实现的频率梳的光谱能力，我们报告的第三谐波光束和266 nm CW激光之间的拍频测量达到约1 MHz的精度。
2018-12-14 physics.optics
XUV Frequency Combs via Femtosecond Enhancement Cavities
本文综述了基于飞秒增强腔高次谐波产生原理的桌面极紫外光源的研究现状。最近的发展使得能够在XUV中以高重复率（>50 MHz）产生高光子通量（1014光子/秒），并且跨越40 nm - 120 nm的光谱区域。这种性能水平使XUV频率梳能够实现精确光谱分析，并有望在XUV光谱和光电发射研究中得到进一步应用。我们讨论的操作理论和实验细节的fsEC和XUV生成的基础上HHG，包括当前的技术挑战，以增加这种类型的系统产生的光子通量和最大光子能量。这些来源的当前和未来的应用进行了讨论。
2012-06-02 physics.atom-ph 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
Femtosecond Pulse Trains through Dual-Pumping of Optical Fibers: Role of Third-Order Dispersion
对双波长泵浦色散缓变光纤产生高重复率飞秒孤子脉冲序列进行了数值研究。可实现的最短脉冲宽度被发现是有限的三阶色散，具有显着的影响脉冲压缩动力学。由于脉冲内喇曼散射，输出波长发生红移，并且严重依赖于三阶色散，三阶色散的正值导致最大的红移孤子（>输入泵浦中心波长的25%）。该方案允许通过色散工程产生具有宽范围输出波长和脉冲持续时间的可调谐高重复频率的超短脉冲序列。由此产生的频率梳在宽带宽上延伸，梳线之间的间隔可调。
2018-04-10 physics.optics
Method of measuring the chromatic dispersion parameter of optical fibers using a single-arm interferometer and a fiber femtosecond frequency comb
本文提出利用单臂三波干涉仪和锁定到单镱离子光频标的光纤飞秒频率梳，在1–2微米宽光谱范围内高精度快速测量光纤色散参数D，并通过SMF-28光纤验证了方法有效性。
2024-11-25 physics.optics
Adaptive dual-comb spectroscopy in the green region
双梳光谱扩展到可见光谱范围的设置的基础上，两个倍频飞秒掺镱光纤激光器。碘的19240 cm-1附近的密集的旋转振动光谱记录在12 ms内的多普勒限制的分辨率与一个简单的计划，只使用自由运行的飞秒激光。
2012-08-22 physics.optics
Absolute frequency measurement of the 171Yb+ clock transition with a Kerr-lens mode-locked femtosecond laser
我们测量了$^{171}$ Yb $^+$的$6s^2S_{1/2} - 5d^2D_{3/2}$电四极跃迁频率，相对不确定度为$1\times 10^{-14}$，$ν_{Yb}$ = 688 358 979 309 312 Hz $\pm$ 6 Hz.利用飞秒频率梳发生器将单个囚禁离子产生的光频与铯原子喷泉控制的氢脉泽相位相干连接。该测量是有史以来报道的最精确的光学频率测量之一，并且它代表了对基于$^{171}$ Yb $^+$离子标准的光学时钟的发展的贡献。
2001-03-19 physics.optics
Advanced noise reduction techniques for ultra-low phase noise optical-to-microwave division with femtosecond fiber combs
我们的报告，我们认为是最低的相位噪声的光到微波频率划分使用基于光纤的飞秒光学频率梳：剩余相位噪声为-120 dBc/Hz，从11.55 GHz的载波频率的1 Hz偏移。我们还报告了一个详细的调查的基本噪声源，困扰分裂过程本身。以一个普通超稳腔激光源为参考，研究了两个具有准相同结构的频率梳。为了识别每个限制效应，我们实现了一个超低噪声载波抑制测量系统，它规避了更传统的技术的检测和放大噪声。这种技术现在可以将这些不需要的噪声源抑制到非常低的水平。在~200 Hz至100 kHz的傅立叶频率范围内，基于压控移相器的前馈技术可进一步降低10 dB的噪声。对于较低的傅立叶频率，实现光功率稳定，以便减少相对强度噪声，该相对强度噪声通过检测器中的功率到相位转换而引起不想要的相位噪声。我们实现和比较两种可能的控制方案的基础上的声光调制器和梳状泵浦电流。我们还提出了宽带测量的光纤梳的相对强度噪声。
2011-03-09 physics.ins-det physics.optics
Ultrafast spatio-temporal dynamics of terahertz generation by ionizing two-color femtosecond pulses in gases
本文对双色电离激光脉冲在气体中产生太赫兹波的时空传输效应进行了理论和实验研究。所观察到的强烈增宽的太赫兹光谱与气体压力的增加揭示了突出的作用的时空重塑和等离子体诱导的泵浦脉冲的蓝移的产生过程中。从（3+1）维模拟得到的结果与实验结果吻合得很好，并澄清负责太赫兹发射的机制。
2010-03-09 physics.optics
Switching dynamics of femtosecond solitons in parity-time-symmetric coupled optical waveguides
我们报告了一个详细的研究孤子转向动力学的奇偶时间对称定向耦合器在飞秒域，这需要纳入高阶微扰效应，如三阶和四阶色散，自陡峭，和脉冲内拉曼散射。在高增益/损耗的情况下，所有这些效应的组合被发现可以稳定孤子脉冲在耦合器中的演化，而不是无扰演化的混沌行为。这项工作表明，有效的孤子转向可以实现在非常低的临界功率和相对较高的增益/损耗，即使在飞秒政权。
2022-10-01 nlin.PS physics.optics
Precise Control of Molecular Dynamics with a Femtosecond Frequency Comb - A Weak Field Route to Strong Field Coherent Control
我们提出了一个通用的和高效的计划，用于执行窄带拉曼分子振动能级之间的跃迁，使用一个相干训练的弱泵浦-转储对整形超短脉冲。弱脉冲的使用允许在微扰状态中的相干控制的框架内进行分析描述，而许多脉冲对的相干积累使得能够实现具有高光谱选择性的接近1的传输效率，从而形成泵-给出了频率梳的概念，并通过动力学仿真验证了其可行性和鲁棒性在Rb $_2$中。我们考虑应用这一概念形成稳定的，深绑定，超冷分子。
2006-09-05 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.optics
Development of a High-Doppler Shift Optical Simulator to Test Femtosecond-Level Optical Time-Frequency Transfer
本文开发了一种无活动部件的光学模拟器，通过辅助光学频率梳对飞秒脉冲施加多普勒频移，模拟高达 Mach 1.8 的相对运动，以测试飞秒级光学双向时频传递，为解决高速下的时频传递问题提供了有效测试平台。
2025-09-17 physics.optics
Ultrasensitive, high-dynamic-range and broadband strain sensing by time-of-flight detection with femtosecond-laser frequency combs
超高分辨率光学应变传感器为各种科学和工程领域提供了强大的工具，从长基线干涉仪到民用和航空航天工业。本文提出了一种直接检测自由运转的被动锁模激光器（MLL）频率梳产生的光脉冲训练的飞行时间（TOF）变化的超高分辨率光纤应变传感方法，在1 Hz和3 kHz处获得了18 pε/Hz 1/2和1.9 pε/Hz 1/2的局部应变分辨率，在3 kHz处获得了>154 dB的大动态范围。对于1公里距离的遥感点，显示出80 pε/Hz 1/2（1 Hz）和2.2 pε/Hz 1/2（3 kHz）的分辨率。在获得高分辨率和大动态范围的同时，所展示的方法也可以通过利用宽的光学梳谱来容易地扩展用于多点传感。这些优点可以允许该传感器在地球物理科学、结构健康监测和水下科学中的各种应用。
2017-06-21 physics.ins-det physics.optics
Photonic Generation of High Power, Ultrastable Microwave Signals by Vernier Effect in a Femtosecond Laser Frequency Comb
通过光学频率梳将超稳激光器的光学频率划分到微波频率范围允许产生具有前所未有的高光谱纯度和稳定性的微波信号。然而，如果不使用外部光学频率梳重复率倍增装置，则所产生的微波信号将遭受非常低的功率电平。本文报道了在双定向耦合器分插光纤环形谐振器中利用游标效应和光谱选择滤波来提高梳状重复频率和产生高功率微波的理论和实验研究。研究集中在两个选择性滤波方面：频率梳的不需要的光学模式的高抑制和传输的理想模式与尽可能低的损耗。此外，特别考虑了谐振腔输出端的频率梳稳定性和线宽的守恒。因此，一个纤维环谐振器的设计，制造和表征，并提出了一种技术来稳定谐振器的谐振梳。一个显着的功率增益实现了光子产生的拍音在10 GHz。本文还讨论了提高这种概念验证装置性能的途径。
2018-02-01 physics.ins-det physics.optics
20 GHz fiber-integrated femtosecond pulse and supercontinuum generation with a resonant electro-optic frequency comb
模式间隔在10至20 GHz范围内的频率梳对于天文摄谱仪校准、高速双梳光谱学和低噪声微波产生等日益重要的应用至关重要。虽然电光调制器和微谐振器可以以这种重复率提供窄带梳状源，但仍然存在的一个重大挑战是产生具有足够峰值功率的脉冲的手段，以启动跨越数百太赫兹（THz）的非线性超连续谱产生，如这些应用中自参考所需的。在这里，我们提供了一个简单的，强大的，通用的解决方案，这个问题使用现成的保偏（PM）放大和非线性光纤组件。这种非线性时间压缩和超连续谱产生的光纤集成的方法证明了在1550 nm的谐振电光频率梳。我们展示了如何容易地实现脉冲短于60 fs的重复率为20 GHz，峰值功率超过2千瓦。相同的技术可以应用于10 GHz的皮秒脉冲，以展示9倍的时间压缩，产生峰值功率为5.5 kW的50 fs脉冲。这些压缩脉冲能够在通过多段色散定制的非线性色散高度非线性光纤（HNLF）或钽波导传播后产生跨越600 nm以上的平坦超连续谱。相同的10 GHz源可以很容易地实现倍频程跨越频谱，用于色散工程氮化硅波导中的自参考。这种简单的全光纤非线性频谱展宽方法填补了将任何窄带10至20 GHz频率梳转换为宽带频谱的关键空白，适用于受益于高脉冲速率并需要访问单个梳模式的广泛应用。
2023-03-21 physics.optics
Amplitude noise and coherence degradation of femtosecond supercontinuum generation in all-normal-dispersion fibers
在全正常色散（ANDi）光纤中通过飞秒（fs）泵浦产生超连续谱（SC）被预测为提供完全相干的加宽机制，与在异常色散区中操作时获得的噪声水平相比，可能允许大幅降低噪声水平。然而，以前对SC噪声的研究通常只处理量子噪声，通常以单光子每模式噪声的形式，而不考虑其他技术噪声的贡献，例如泵浦激光器的稳定性，当加宽机制本身是相干的时，这变得很重要。在这项工作中，我们讨论了泵浦激光的幅度和脉冲长度噪声的影响，无论是单独添加和组合。我们表明，对于一个典型的锁模激光器，其中的峰值功率和脉冲宽度是相关的，它们的组合对SC噪声的影响一般小于隔离。这意味着超连续谱噪声小于锁模泵浦激光器本身的噪声，这是最近在实验中观察到的但没有解释的事实。我们详细的数值分析表明，ANDi SC生成的相干性显着降低的光谱边缘时，考虑到现实的泵浦激光噪声水平。
2019-02-04 physics.optics
Optical frequency synthesis and measurement using fibre-based femtosecond lasers
我们报告了在1543 nm附近的电信窗口中的超精确和极其稳定的光频率的合成和测量。使用基于光纤的飞秒频率梳，我们已经将194 THz的光纤激光器相位稳定到344 THz的光学频率标准，从而将光学频率标准的特性转移到另一个光谱区域。相对于光频标，194 THz的合成频率被确定为在1 mHz以内，并且其分数频率不稳定性被测量为在1 s时小于2*10^{-15}，在8000 s后达到5*10^{-18}。我们还针对铯喷泉钟测量了合成频率：这里频率比较本身对不确定性的贡献小于4 mHz（2*10^{-17}）。我们的研究结果证实了基于光纤的频率梳技术的适用性，用于精确测量和频率合成，并通过使用光纤传输频率信息，使远距离比较的光学时钟。
2008-09-19 physics.atom-ph physics.optics
Absolute Frequency Measurements of the Hg^+ and Ca Optical Clock Transitions with a Femtosecond Laser
由飞秒锁模激光器和微结构光纤产生的频率梳用于相位相干测量Hg^+和Ca光学标准相对于SI秒的频率，如NIST所实现的。计算得到的跃迁频率分别为fHg =1 064 721 609 899 143（10）Hz和fCa =455 986 240 494 158（26）Hz。除了在这里展示的前所未有的精确度之外，这项工作是基于Hg^+和Ca标准的全光学原子钟的先驱。此外，当与以前的测量相结合时，我们发现这些原子频率在以下不确定性范围内没有时间变化：|（df_Ca/dt）/f_Ca| < 8 x 10^{-14}年^{-1}，|（df_Hg/dt）/f_Hg| < 30 x 10^{-14}年^{-1}。
2001-01-04 physics.atom-ph physics.optics
Broadband gain characterization of Co:MgF$_2$ for mid-infrared femtosecond pulse amplification
RIKEN Center for Advanced Photonics, RIKEN（理化学研究所先进光子学中心）
研究Co:MgF$_2$在2 μm附近的宽带增益特性，通过飞秒种子脉冲测量显示1.5-2.4 μm区域的宽带放大，结合数值模拟评估其作为超短脉冲增益介质的可行性。
2026-06-29 physics.optics
Phase-coherent frequency measurement of the Ca intercombination line at 657 nm with a Kerr-lens mode-locked femtosecond laser
利用光学频率梳发生器，根据铯原子频率标准的输出，相位相干地测量了657 nm处钙原子^3P_1-^1S_0互组合谱线的频率，该发生器由亚10 fs克尔透镜锁模钛宝石激光器和用于自相位调制的外部微结构光纤组成。测得的频率ν_Ca = 455 986 240 494 276 Hz在其相对不确定度4 10^-13范围内，与先前用概念上不同的谐波频率链测得的值以及为实现SI长度单位而推荐的值一致。
2000-10-05 physics.optics
Femtosecond Optical Two-Way Time-Frequency Transfer in the Presence of Motion
平台运动对高精度光学时间和频率传递提出了重大挑战。我们给出了详细的描述，这些挑战和他们的解决方案，在基于梳状光双向时间和频率传输（O-TWTFT）。具体来说，我们讨论了由于相对论和由于异步采样，光和电色散的影响，和速度相关的收发器校准的互易性的故障。我们提出了一个详细的推导方程的梳状基O-TWTFT中存在的运动。我们描述了基于这些方程的实时信号处理算法的实现，并展示了两个站点在湍流空气路径上的主动同步，尽管有效速度为+/-25 m/s，但低于飞秒时间偏差，这是我们的物理设置可实现的最大值。随着时间转移方程的实现，我们发现没有速度依赖的同步时钟之间的偏差，在两个西格玛统计不确定性为330阿秒。
2018-08-21 physics.ins-det physics.optics
Electro-optic time transfer with femtosecond stability
本研究针对光纤频率梳不满足低SWaP-C需求的问题，采用可全芯片集成的电光梳实现双向时间频率传递，在1秒平均时间下不稳定度低至15 fs，为高稳定、灵活的低SWaP-C时间传递网络提供了可行路径。
2024-08-17 physics.ins-det physics.optics
Microjoule-level mid-infrared femtosecond pulse generation in hollow-core fibres
我们展示了一种基于光纤的方法，产生了微焦耳级单脉冲能量的3-4 μm光谱范围内的中红外飞秒脉冲。这是在一段充气反共振空芯光纤中实现的，该光纤由两微米的光源泵浦。在光纤的结构共振附近色散的快速变化在中红外线中产生相位匹配点，其介导频率下转换。我们获得了中心波长为3.16 μm的飞秒脉冲，脉冲能量大于1 μJ，转换效率高达9.4%。辐射的波长仅由包层元件的电介质壁厚度确定，而产率受其他实验参数的影响。这与空芯光纤的高功率处理能力相结合，使得可以通过增加泵浦的脉冲能量或重复率来功率缩放中红外输出。该技术为构建全光纤中红外超连续谱光源提供了一条新的途径，有望成为高灵敏度分子光谱学研究的新工具。
2022-04-06 physics.optics
Extreme Nonlinear Optics in a Femtosecond Enhancement Cavity
高次谐波产生过程的本质是等离子体的产生和驱动激光脉冲的时空畸变。在驱动脉冲和气体介质被重复使用的高精细度腔内，这可能导致腔-等离子体系统的光学双稳态、腔内脉冲的累积自相位调制以及耦合到更高阶腔模式。我们提出了一个实验和理论研究，这些影响，并讨论了它们的影响功率缩放腔内高次谐波产生和极紫外频率梳。
2011-10-02 physics.atom-ph physics.optics
Rectangular SNAP microresonator fabricated with a femtosecond laser
SNAP微谐振器是利用亚埃级精度的光纤有效半径变化（ERV）制作而成的，可作为微型经典和量子信号处理器、频率梳发生器以及超精密微流体和环境光学传感器。这些应用中的许多需要引入具有大对比度α的纳米级ERV，该对比度α被定义为每单位长度的光纤轴引入的光纤截止波长的最大偏移。先前开发的SNAP结构的制造方法使用聚焦CO2和飞秒激光束，实现了α~0.02 nm/um。在这里，我们开发了一种新的制造方法SNAP微谐振器与飞秒激光，使我们能够证明以前的结果的50倍的改善，并实现α~1 nm/um。此外，我们的制造方法能够引入比先前证明的最大ERV大几倍的ERV。作为一个例子，我们制作了一个矩形SNAP谐振器，并研究了它的群延迟特性。我们的实验结果与理论模拟吻合得很好。总的来说，开发的方法使我们能够减少轴向规模的SNAP结构的数量级。
2019-11-04 physics.optics
A fully integrated dispersion-managed femtosecond mode-locked laser
Institute of Physics, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Institute of Electrical and Micro Engineering, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院电气与微工程学院）；EDWATEC SA（EDWATEC公司）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）
该研究开发了一种基于色散管理架构的自启动光子集成锁模激光器，可实现0.5至1.2 GHz低重复频率的稳定锁模脉冲，为现场部署的光计量和精密传感提供了紧凑低功耗的兼容晶圆代工平台。
2026-09-07 physics.optics
Two octave supercontinuum generation in a non-silica graded-index multimode fiber
报道了在非石英渐变折射率多模光纤中产生从可见光到中红外（700 - 2800 nm）的两倍频程超连续谱。光纤设计是基于一个纳米结构的核心组成的两种类型的铅铋镓酸盐玻璃棒具有不同的折射率。与石英光纤相比，这种结构产生有效的抛物线折射率分布、扩展的传输窗口和十倍增加的非线性。利用正常和反常色散区波长的飞秒脉冲泵浦，详细研究了周期性自成像产生超连续谱的机制和不稳定性。值得注意的是，适当的注入条件下，在高功率制度的输出光束轮廓显示出清晰的签名，光束自清洁非线性模式混合。利用广义非线性薛定谔方程的时空3+ 1维数值模拟解释了实验观测，在整个两倍频程谱带宽上，模拟谱与实验非常吻合.这些结果展示了一种新的途径，在中红外产生明亮的超宽带光源。
2021-08-20 physics.optics
Simple method for mid-infrared optical frequency comb generation with dynamic offset frequency tuning
本文提出一种以连续波激光器为种子、基于单程飞秒光学参量生成的简单方法，在周期性极化铌酸锂晶体中实现3325-4000 nm可调谐的完全稳定中红外频率梳，无需直接检测CEO频率即可实现动态调谐，输出功率高达700 mW且噪声极低。
2020-11-30 physics.optics
Widely-tunable mid-IR frequency comb source based on difference frequency generation
我们报道了一种具有前所未有的可调谐性的中红外频率梳源，其覆盖了整个3-10 μm的分子指纹区域。该系统基于151 MHz Yb光纤频率梳泵浦GaSe晶体产生差频，并在高非线性悬芯光纤中产生拉曼频移孤子。在4.7 μm波长下，平均功率达到1.5 mW。
2012-03-12 physics.optics
Raman-induced Kerr-effect dual-comb spectroscopy
我们报告的第一个演示非线性双频梳光谱。在多外差飞秒拉曼诱导克尔效应光谱学中，由光谱窄泵浦的分子振动的相干激发产生的拉曼增益被压印到飞秒激光频率梳探针光谱上。由这些光束和样品的非线性相互作用引起的双折射信号对频率梳状本机振荡器进行外差，该频率梳状本机振荡器具有与梳状探针的重复频率略有不同的重复频率。这种时域干涉在短的测量时间内提供对宽光谱带宽上的相位和振幅拉曼光谱的多路复用访问。实验证明，在200 GHz的光谱分辨率，293 μs的测量时间和10^-6的灵敏度，液体样品表现出C-H伸缩拉曼位移。
2012-08-06 physics.optics
Amplitude to phase conversion of InGaAs pin photo-diodes for femtosecond lasers microwave signal generation
当光电二极管被来自飞秒激光器的脉冲训练照射时，它在其带宽内产生重复频率谐波的微波分量。已知这些分量的相位（相对于光脉冲训练）取决于每个脉冲的光能。我们提出了一个实验研究，这种依赖性的InGaAs pin光电二极管照明超短脉冲产生的掺铒光纤飞秒激光器。测量了两种典型探测器在接近和高于饱和的冲击脉冲能量的大范围内的能量与相位的关系，这两种探测器通常用于基于飞秒激光的光学频率梳的光学频率计量。当扫描光脉冲能量时，发现将相位变化与能量变化相关联的系数在正值和负值之间交替，具有许多（对于重复率的高谐波）消失点。通过在这些消失点之一附近操作系统，基于商用纤芯光纤的飞秒激光器的典型幅度噪声水平足够低，以生成最先进的超低相位噪声微波信号，几乎不受幅度到相位转换相关噪声的影响。
2011-04-22 physics.ins-det physics.optics
