鎖模飛秒激光器：光頻梳技術(shù)的黃金標(biāo)準(zhǔn)

更新時(shí)間：2026-01-08

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基于鎖模飛秒激光器構(gòu)建的光頻梳系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是功率高，波長(zhǎng)覆蓋范圍寬，工作穩(wěn)定，是現(xiàn)在商品化程度*高的一類光頻梳架構(gòu)。瑞士Menhir公司，美國(guó)Octave公司與加拿大Waxwing公司聯(lián)合起來，可以讓用戶非常方便且經(jīng)濟(jì)的組建起一套快速鎖定，平穩(wěn)工作，可擴(kuò)展性強(qiáng)的光頻梳系統(tǒng)。最終搭建的光頻梳內(nèi)視圖下：

圖1. 基于Menhir-1550的400MHz光頻梳系統(tǒng)內(nèi)部

以圖1為例，可見整套光頻梳系統(tǒng)可以布置在一個(gè)小于300*450mm尺寸的面包板上，包含一臺(tái)1555nm波長(zhǎng)，>80mW平均功率輸出，200fs脈沖寬度，400MHz高重復(fù)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(guó)Octave公司COSMO (Comb-Offset Stabilization Module)模組，COSMO 是一個(gè)即插即用型的一體式fceo檢測(cè)模塊；其輸出的幾百M(fèi)Hz帶寬的fceo信號(hào)經(jīng)過射頻信號(hào)低通濾波器，射頻信號(hào)放大器和射頻信號(hào)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(dòng)給出反饋信號(hào)施加到Menhir-1550鎖模飛秒光纖激光器上實(shí)現(xiàn)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(diào)并鎖定光頻梳的重復(fù)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(shí)現(xiàn)fceo鎖定

相關(guān)核心設(shè)備的參數(shù)

1. 瑞士Menhir 公司的Menhir-1550鎖模光纖飛秒激光器

型號(hào)	MENHIR-1550	MENHIR-1550+
類型	光纖飛秒振蕩器	振蕩器+放大器
平均功率	50mW	可達(dá) 2W
脈沖能量	>0.05nJ	可達(dá) 1nJ
重復(fù)頻率	標(biāo)準(zhǔn)：0.216, 0.25, 0.4, 1 , 1.25 , 2, 2.5GHz 可訂制：100MHz-2.5GHz范圍內(nèi)指定重頻
中心波長(zhǎng)	1555nm+/-10nm
帶寬	>10nm
脈寬	<250 fs, 變換極限
輸出	光纖(FC/APC保偏),或自由光
光束質(zhì)量：	M2<1.05
振幅噪聲：	<0.1%(1h), <0.05%[1Hz-10MHz]
時(shí)間抖動(dòng)	<30fs (1kHz-10MHz)
能耗	<10W	<50W
電源	5V/2A DC	24V/2A DC
工作溫度	5 oC 到45 oC
工作濕度	<80% 無結(jié)露環(huán)境
控制器	無需控制器，一鍵啟動(dòng)
模擬接口	觸發(fā)，警報(bào)，狀態(tài)，功率調(diào)制，Interlock
數(shù)字接口	USB，RS232
可選項(xiàng)	frep/fceo電調(diào),射頻輸出,宇航級(jí),OEM型, 220VAC

2. COSMO模塊：美國(guó)Octave Photonics公司COSMO模塊

COSMO的英文全稱 Comb-Offset Stabilization Module，

COSMO 模塊	參數(shù)
輸入飛秒激光中心波長(zhǎng)	~1560 nm
CEO檢測(cè)所需*低脈沖能量	一般只需150 pJ 最多只需200 pJ
*大輸入能量	1nJ
輸入激光的推薦脈寬	<250 fs
輸入光纖	PM1550
輸入光纖接頭	FC/APC
電信號(hào)輸出接頭	SMA
COSMO模塊尺寸	57x35x17 mm
工作能耗	0.6 W (50 mA @12 V)
COSMO模塊重量	70 g
COSMO模塊工作溫度	5 to 40 C
CEO檢測(cè)信噪比	>35 dB(300 kHz RBW)

3. 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(xué)硬件和計(jì)算機(jī)軟件。請(qǐng)參考以下的示意圖：

參考文章： Menhir Photonics : Compact Frequency Comb Stabilization

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