基于实用化光学频率梳的应用需求,开展了自启动、长期稳定锁模的飞秒掺铒光纤激光源实验研究。该激光源主要由激光振荡器和光纤放大器组成,其中激光振荡器是基于全保偏光纤结构和半导体可饱和吸收镜构成的,具有高实用性和高可靠性等优势,输出锁模脉冲的重复频率为116 MHz,平均功率为3 m W,脉冲宽度为385 fs;为了提高激光输出的参数指标,实验上研究了全保偏光纤放大系统,进一步将激光输出功率提升至218 m W,相应的单脉冲能量近1.9 n J,并通过优化脉冲压缩器中光纤长度,最终获得脉宽为42 fs的超短脉冲激光输出。该实用化飞秒掺铒光纤激光源非常适用于极端环境下光频计量研究。
介绍利用掺铒光学频率梳测量锶光钟频率的研究进展。整个测频系统由掺铒光纤光学频率梳和光谱展宽及拍频系统两部分组成。掺铒光学频率梳内的掺铒光纤飞秒激光器基于非线性偏振旋转机制实现锁模,其脉冲重复频率为232 MHz,腔内插入了能够快速控制重复频率的电光调制晶体。掺铒光学频率梳频率锁定后,重复频率和载波包络相移频率环内剩余噪声对稳定度的影响约1×10^(-16)@1s和2×10^(-20)@10~4s。光谱展宽部分利用高非线光纤和倍频晶体,将掺铒光学频率梳光谱范围由1 575 nm附近扩展到锶光钟波长(698.5 nm),在该波长处的光梳单模功率达1μW。将扩展后的掺铒光学频率梳光谱与单频激光拍频得到外差信号信噪比大于40 d B(分辨率带宽300 k Hz),满足后续锶光钟绝对频率测量的应用要求。
