應用白皮書丨緊湊型光頻梳系統(tǒng)
基于鎖模飛秒激光器構建的光頻梳系統(tǒng)的優(yōu)點是功率高，波長覆蓋范圍寬，工作穩(wěn)定，是現在商品化程度最高的一類光頻梳架構。瑞士Menhir公司，美國Octave公司與加拿大Waxwing公司聯合起來，可以讓用戶非常方便且經濟的組建起一套快速鎖定，平穩(wěn)工作，可擴展性強的光頻梳系統(tǒng)。最終搭建的光頻梳內視圖下：
圖1. 基于Menhir-1550的400MHz光頻梳系統(tǒng)內部
以圖1為例，可見整套光頻梳系統(tǒng)可以布置在一個小于300*450mm尺寸的面包板上，包含一臺1555nm波長，>80mW平均功率輸出，200fs脈沖寬度，400MHz高重復頻率的Menhir-1550光纖飛秒激光器，其單發(fā)脈沖能量200pJ正好匹配美國Octave公司COSMO (Comb-Offset Stabilization Module)模組，COSMO 是一個即插即用型的一體式fceo檢測模塊；其輸出的幾百MHz帶寬的fceo信號經過射頻信號低通濾波器，射頻信號放大器和射頻信號分頻器處理為60MHz帶寬后，接駁加拿大Waxwing公司的CLB( Comb Lock Box), 即可自動給出反饋信號施加到Menhir-1550鎖模飛秒光纖激光器上實現閉環(huán)反饋。
示例的光頻梳的fceo鎖定的殘余相位噪聲的均方根值小于0.2 rad [ 1kHz-10MHz] ,反饋環(huán)路的帶寬接近30kHz，從而有效抑制了噪聲，確保了光梳系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外CLB鎖定盒還另有出口可用于微調并鎖定光頻梳的重復頻率frep即光頻梳的梳齒間距。
圖2. 基于Menhir-1550的400MHz光纖飛秒激光器實現fceo鎖定
相關核心設備的參數
瑞士Menhir 公司的Menhir-1550鎖模光纖飛秒激光器
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型號 |
MENHIR-1550 |
MENHIR-1550+ |
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類型 |
光纖飛秒振蕩器 |
振蕩器+放大器 |
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平均功率 |
50mW |
可達 2W |
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脈沖能量 |
>0.05nJ |
可達 1nJ |
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重復頻率 |
標準：0.216, 0.25, 0.4, 1 , 1.25 , 2, 2.5GHz 可訂制：100MHz-2.5GHz范圍內指定重頻
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中心波長 |
1555nm+/-10nm |
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帶寬 |
>10nm |
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脈寬 |
<250 fs, 變換極限 |
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輸出 |
光纖(FC/APC保偏),或自由光 |
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光束質量： |
M²<1.05 |
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振幅噪聲： |
<0.1%(1h), <0.05%[1Hz-10MHz] |
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時間抖動 |
<30fs (1kHz-10MHz) |
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能耗 |
<10W |
<50W |
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電源 |
5V/2A DC |
24V/2A DC |
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工作溫度 |
5 oC 到45 oC |
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工作濕度 |
<80% 無結露環(huán)境 |
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控制器 |
無需控制器，一鍵啟動 |
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模擬接口 |
觸發(fā)，警報，狀態(tài)，功率調制，Interlock |
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數字接口 |
USB，RS232 |
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可選項 |
frep/fceo電調,射頻輸出,宇航級,OEM型, 220VAC |
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COSMO模塊： 美國Octave Photonics公司COSMO模塊
COSMO的英文全稱 Comb-Offset Stabilization Module，
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COSMO 模塊 |
參數 |
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輸入飛秒激光中心波長 |
~1560 nm |
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CEO檢測所需最低脈沖能量 |
一般只需150 pJ 最多只需200 pJ
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最大輸入能量 |
1nJ |
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輸入激光的推薦脈寬 |
<250 fs |
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輸入光纖 |
PM1550 |
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輸入光纖接頭 |
FC/APC |
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電信號輸出接頭 |
SMA |
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COSMO模塊尺寸 |
57x35x17 mm |
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工作能耗 |
0.6 W (50 mA @12 V) |
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COSMO模塊重量 |
70 g |
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COSMO模塊工作溫度 |
5 to 40 C |
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CEO檢測信噪比 |
>35 dB(300 kHz RBW) |
CLB光梳鎖定盒: 加拿大Waxwing Instruments公司
CLB光梳鎖定盒包含接收，反饋與控制的電子學硬件和計算機軟件。請參考以下的示意圖：
參考文章： Menhir Photonics : Compact Frequency Comb Stabilization
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