研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新方法，該方法使用單個激光腔來創(chuàng)建兩個發(fā)射高功率飛秒脈沖的高功率光學頻率梳。新開發(fā)為便攜式雙梳狀光源在光譜學和精確距離測量等應用領域鋪平了道路。

光學頻率梳發(fā)出的光譜(或頻率)與梳子上的牙齒間隔完美。通常將頻率重復稍有不同的兩個這樣的頻率梳組合在一起，以產生發(fā)射短脈沖流的雙梳狀設置。

來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的本杰明·威倫貝格(Benjamin Willenberg)將在10月13日至16日舉行的全虛擬2020 OSA激光大會上展示這種新方法。該演示文稿將于美國東部時間10月16日，星期五，08：30舉行。

威倫伯格說：“我們的方法使我們能夠產生一對頻率梳，它們的重復頻率具有很小的被動穩(wěn)定的偏移量。” “這解決了長期存在的雙梳系統(tǒng)的高復雜性而又不影響激光器性能的問題。潛在的傳感應用包括用于無損檢測的時域光譜，用于工業(yè)和環(huán)境監(jiān)測的痕量氣體檢測以及用于機器視覺應用。”組合梳子

雙梳狀激光器提供的脈沖序列對于極其靈敏和快速的光譜測量以及通過激光測距精確測量距離特別有用。但是，由于需要兩個穩(wěn)定的梳子以及復雜的同步電子設備，這些測量僅限于實驗室。

在這項新工作中，研究人員用更簡單的被動穩(wěn)定光學方法取代了這些復雜的系統(tǒng)。為了實現(xiàn)雙梳操作，他們使用了一個與雙折射方解石晶體復用的單個激光腔，以允許在兩種偏振態(tài)下發(fā)射激光。研究人員首次將這種雙折射晶體偏振復用技術與二極管泵浦的固態(tài)激光晶體相結合。所使用的Yb：CaF2增益晶體具有出色的熱性能和寬廣的發(fā)射光譜，因此能夠產生高功率飛秒脈沖。

由于新設計使用單個光腔創(chuàng)建兩個頻率梳狀激光器，因此可以開發(fā)出更緊湊的雙梳狀結構，從而在功率，波長，帶寬和脈沖重復頻率方面提供靈活性。

通過新的設置，研究人員在兩個1050 nm光束中獲得了175飛秒的持續(xù)時間和440 mW的脈沖，重復頻率差為1 kHz。他們通過使用激光通過異步光學采樣對半導體材料執(zhí)行低噪聲測量，證明了重復率差異的穩(wěn)定性。這涉及使用超快脈沖來觸發(fā)反應，以及使用第二個脈沖來測量誘發(fā)的變化。

這項技術的下一步措施包括開發(fā)堅固耐用的便攜式原型系統(tǒng)，演示科學和工業(yè)應用，擴展到更高的功率和更高的重復率以實現(xiàn)更快的測量，以及建立將激光器商業(yè)化的渠道。