研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新方法，該方法使用單個(gè)激光腔來(lái)創(chuàng)建兩個(gè)發(fā)射高功率飛秒脈沖的高功率光學(xué)頻率梳。新開(kāi)發(fā)為便攜式雙梳狀光源在光譜學(xué)和精確距離測(cè)量等應(yīng)用領(lǐng)域鋪平了道路。

光學(xué)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(fù)稍有不同的兩個(gè)這樣的頻率梳組合在一起，以產(chǎn)生發(fā)射短脈沖流的雙梳狀設(shè)置。

來(lái)自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)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(huì)上展示這種新方法。該演示文稿將于美國(guó)東部時(shí)間10月16日，星期五，08：30舉行。

威倫伯格說(shuō)：“我們的方法使我們能夠產(chǎn)生一對(duì)頻率梳，它們的重復(fù)頻率具有很小的被動(dòng)穩(wěn)定的偏移量。” “這解決了長(zhǎng)期存在的雙梳系統(tǒng)的高復(fù)雜性而又不影響激光器性能的問(wèn)題。潛在的傳感應(yīng)用包括用于無(wú)損檢測(cè)的時(shí)域光譜，用于工業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)的痕量氣體檢測(cè)以及用于機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用?！苯M合梳子

雙梳狀激光器提供的脈沖序列對(duì)于極其靈敏和快速的光譜測(cè)量以及通過(guò)激光測(cè)距精確測(cè)量距離特別有用。但是，由于需要兩個(gè)穩(wěn)定的梳子以及復(fù)雜的同步電子設(shè)備，這些測(cè)量?jī)H限于實(shí)驗(yàn)室。

在這項(xiàng)新工作中，研究人員用更簡(jiǎn)單的被動(dòng)穩(wěn)定光學(xué)方法取代了這些復(fù)雜的系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)雙梳操作，他們使用了一個(gè)與雙折射方解石晶體復(fù)用的單個(gè)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(fù)用技術(shù)與二極管泵浦的固態(tài)激光晶體相結(jié)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(chǎn)生高功率飛秒脈沖。

由于新設(shè)計(jì)使用單個(gè)光腔創(chuàng)建兩個(gè)頻率梳狀激光器，因此可以開(kāi)發(fā)出更緊湊的雙梳狀結(jié)構(gòu)，從而在功率，波長(zhǎng)，帶寬和脈沖重復(fù)頻率方面提供靈活性。

通過(guò)新的設(shè)置，研究人員在兩個(gè)1050 nm光束中獲得了175飛秒的持續(xù)時(shí)間和440 mW的脈沖，重復(fù)頻率差為1 kHz。他們通過(guò)使用激光通過(guò)異步光學(xué)采樣對(duì)半導(dǎo)體材料執(zhí)行低噪聲測(cè)量，證明了重復(fù)率差異的穩(wěn)定性。這涉及使用超快脈沖來(lái)觸發(fā)反應(yīng)，以及使用第二個(gè)脈沖來(lái)測(cè)量誘發(fā)的變化。

這項(xiàng)技術(shù)的下一步措施包括開(kāi)發(fā)堅(jiān)固耐用的便攜式原型系統(tǒng)，演示科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用，擴(kuò)展到更高的功率和更高的重復(fù)率以實(shí)現(xiàn)更快的測(cè)量，以及建立將激光器商業(yè)化的渠道。