用于高度便携式精密计量设备的更亮梳状激光器
发布时间：2023-08-31 09:32:21 阅读数： 77
研究人员已经证明，可以利用耗散克尔孤子（DKSs）制造出具有足够输出功率的基于芯片的光学频率梳，用于光学原子钟和其他实际应用。这项研发成果将使基于芯片的仪器能够执行以前只能在少数专业实验室实现的精密测量。
这项研究将由来自美国国家标准与技术研究院（NIST）/马里兰大学联合量子研究所（Joint Quantum Institute）的格雷戈里-莫伊尔（Grégory Moille）在 "光学与激光科学前沿"（Frontiers in Optics + Laser Science，FiO LS）会议上发表，该会议将于 2023 年 10 月 9 日至 12 日在华盛顿州塔科马市（大西雅图地区）的大塔科马会议中心举行。
频梳在计量学中无处不在--就像尺子测量长度一样，频梳让我们能够非常精确地测量光学频率。将它们制作成芯片有助于我们大大降低其功耗，但同时也降低了每个梳齿的功率。这使得片上梳齿很难与原子频率标准等其他系统连接。我们的研究表明，只需在梳齿装置中小心注入另一束弱激光，就能对系统进行调整，从而将几个梳齿的功率优化一个数量级以上。--Grégory Moille，NIST/马里兰大学助理研究科学家
光频梳发出的短暂、紧密间隔的光脉冲流可以像测量无线电波一样测量光波。这样，就有可能将工作频率比电子设备（如原子钟、计算机和通信）高出 10,000 倍的设备连接起来。
最近的工作重点是利用基于 DKS 的小型芯片级微谐振器来开发光学频率梳，而不是使用通常仅限于高端科学实验室的锁模激光器来生产传统光学频率梳。
DKS 是一种光包，依赖于增益和耗散以及非线性和色散的双重平衡。基于 DKS 的激光器尽管能耗很低，但输出功率却不足。
研究人员在最新研究中利用新提出的克尔诱导克尔孤子与外部稳定激光基准同步的方法，制造出了功率更大的光学频率梳。因此，参考激光在梳状频谱的另一侧的功率明显增加。
研究人员的研究表明，193 太赫兹的外部参考泵浦可以通过理论和经验调整倍频程梳的重复率。这样就可以在色散波处调整梳齿的相位匹配条件，使其功率最大化。
它们在 388 THz 梳齿处显示出超过 15 倍的功率提升，以及与 DKS 核心鲁棒性特性直接相关的自平衡效应。
"我们只是触及了可以进行优化的表面。我们还没有达到这种优化的功率极限，希望能达到与我们的梳齿直接与其他系统接口兼容的功率水平，"Moille 补充说。
