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高分辨率光頻梳檢測(cè)

被動(dòng)鎖模激光器在超快激光領(lǐng)域被廣泛認(rèn)知，它們能夠自然產(chǎn)生自由運(yùn)行和干凈的頻率梳狀波，通過(guò)對(duì)兩個(gè)參數(shù)fCEO和frep提供反饋，可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的梳狀波。已經(jīng)證明了具有1 GHz線(xiàn)間距的頻率梳 [1]，然而，使用標(biāo)準(zhǔn)的光譜分析儀無(wú)法解析單個(gè)梳狀波線(xiàn)。

本文接下來(lái)描述如何使用Aragon Photonics的布里淵光譜分析儀(BOSA)對(duì)具有1 GHz梳狀線(xiàn)的MENHIR-1550激光器進(jìn)行直接且容易的表征[2]。 BOSA能夠以重復(fù)性實(shí)現(xiàn)10 MHz的絕對(duì)分辨率，結(jié)合MENHIR-1550的被動(dòng)穩(wěn)定性，可以解析激光器的單個(gè)梳狀線(xiàn)，從而無(wú)需額外的光源即可檢測(cè)fCEO和frep的精確變化。

BOSA可以測(cè)量自由運(yùn)行的MENHIR-1550的性能。

MENHIR-1550直接連接到Aragon Photonics BOSA，可以維持50mW的激光輸出。

fCEO和frep設(shè)置點(diǎn)可以由計(jì)算機(jī)在MENHIR-1550硬件中進(jìn)行編程。

寬帶和短波譜

Aragon Photonics BOSA是基于受激布里淵散射（SBS）的高分辨率光譜分析儀。該技術(shù)是在光纖中創(chuàng)建了10 MHz的非常窄的純光濾波效果，用于掃描測(cè)試系統(tǒng)，具有無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（80 dB）。圖2顯示了當(dāng)MENHIR-1550直接插入BOSA時(shí)的寬波段頻譜：整體頻譜符合被動(dòng)鎖模激光器的雙曲正割平方型脈沖形狀。放大頻譜的一部分（圖2中的紅色部分）可以揭示BOSA在分辨MENHIR-1550的單個(gè)梳狀線(xiàn)時(shí)的能力（1 GHz = 0.008 nm）。這得益于MENHIR-1550的高穩(wěn)定性，確保fCEO和frep這兩個(gè)定義輸出頻率梳組合的參數(shù)不隨時(shí)間變化。盡管單個(gè)梳狀線(xiàn)的固有線(xiàn)寬（<10 kHz）低于BOSA的10 MHz分辨率，但由于光譜線(xiàn)之間的頻率分離較大，可以評(píng)估梳狀線(xiàn)的所有光譜線(xiàn)。

圖2                                            圖3

改變frep重復(fù)頻率

MENHIR-1550飛秒激光器具有穩(wěn)定兩個(gè)梳狀參數(shù)（fCEO和frep）的所有輸入。每個(gè)梳狀線(xiàn)的定義為f = fCEO + n frep，其中n 是一個(gè)接近200,000的整數(shù)值。圖3 描述了將重復(fù)頻率微小變化1 kHz與基準(zhǔn)重復(fù)頻率1.0 GHz的激光器相比的效果。橙色的跡線(xiàn) 相比藍(lán)色跡線(xiàn)向較高頻率（即波長(zhǎng)較小）偏移，這是由于在恒定fCEO下，梳狀線(xiàn)間距稍微增加所致。

References

1. D. M. B. Lesko, A. J. Lind, N. Hoghooghi, A. Kowligy, H. Timmers, P. Sekhar, B. Rudin, F. Emaury, G. B. Rieker, S. A. Diddams, Fully phase-stabilized 1 GHz turnkey frequency comb at 1.56 μm, OSA Continuum 3, 2070 (2020)

2. J. M. Subías Domingo, J. Pelayo, F. Villuendas, C. D. Heras, and E. Pellejer, Very High Resolution Optical Spectrometry by Stimulated Brillouin Scattering, IEEE Photonics Technol. Lett. 17, 855 (2005)

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