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基于锁模光纤激光器的双光频梳产生及应用研究

【摘要】:精密计量学等领域对频率精度的追求越来越高,传统基于碘频标的He-Ne激光器其频率精度10~(-11)已经达不到需求。随之四个独立领域:超稳激光,超快飞秒激光,非线性材料,高灵敏度激光光谱学的成熟发展促进了性能突出的“光学频率梳”产生。光频梳如同变速箱将光学频率标准与射频频率标准联系起来,频率精度可达到10~(-16),成为了一个强大的光学工具。光频梳技术发展的同时,“双光频梳”被提出来,应用在气体谱分析,绝对距离测量等不同研究领域,并不同程度地提升了各领域的测量性能。基于双光频梳的重要应用价值,本文主要研究基于锁模光纤激光器的双光频梳产生及其在超快时域拉伸显微成像系统中的应用。论文主要的研究工作如下:(1)基于非线性偏振旋转原理,搭建了两个重复频率近92 MHz的锁模光纤激光器。(2)针对搭建的两个锁模激光器,为锁定其重复频率在同一个时钟源,利用混频器、比例积分控制器等核心器件构建两套光电锁相环,实现了重复频率稳定,重复频率差可调的双光频梳系统。(3)基于重复频率稳定的差频双光频梳,提出将其与超快时域拉伸显微成像系统相结合的异步光采样方案。相较于传统的超快时域拉伸显微成像系统,对探测带宽的要求降低了接近四个数量级,为该成像系统拓宽了应用领域。(4)针对双光频梳相对载波包络偏移频率的锁定,尝试了传统基于一个连续光的相对频率锁定方式,同时提出了基于受激布里渊散射的相对频率锁定方案,两个方案均遇到了一些问题,同时也取得了初步的实验结果。

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