应用白皮书丨紧凑型光频梳系统
基于锁模飞秒激光器构建的光频梳系统的优点是功率高，波长覆盖范围宽，工作稳定，是现在商品化程度最高的一类光频梳架构。瑞士Menhir公司，美国Octave公司与加拿大Waxwing公司联合起来，可以让用户非常方便且经济的组建起一套快速锁定，平稳工作，可扩展性强的光频梳系统。最终搭建的光频梳内视图下：
图1. 基于Menhir-1550的400MHz光频梳系统内部
以图1为例，可见整套光频梳系统可以布置在一个小于300*450mm尺寸的面包板上，包含一台1555nm波长，>80mW平均功率输出，200fs脉冲宽度，400MHz高重复频率的Menhir-1550光纤飞秒激光器，其单发脉冲能量200pJ正好匹配美国Octave公司COSMO (Comb-Offset Stabilization Module)模组，COSMO 是一个即插即用型的一体式fceo检测模块；其输出的几百MHz带宽的fceo信号经过射频信号低通滤波器，射频信号放大器和射频信号分频器处理为60MHz带宽后，接驳加拿大Waxwing公司的CLB( Comb Lock Box), 即可自动给出反馈信号施加到Menhir-1550锁模飞秒光纤激光器上实现闭环反馈。
示例的光频梳的fceo锁定的残余相位噪声的均方根值小于0.2 rad [ 1kHz-10MHz] ,反馈环路的带宽接近30kHz，从而有效抑制了噪声，确保了光梳系统的稳定性和可靠性。此外CLB锁定盒还另有出口可用于微调并锁定光频梳的重复频率frep即光频梳的梳齿间距。
图2. 基于Menhir-1550的400MHz光纤飞秒激光器实现fceo锁定
相关核心设备的参数
瑞士Menhir 公司的Menhir-1550锁模光纤飞秒激光器
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型号 |
MENHIR-1550 |
MENHIR-1550+ |
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类型 |
光纤飞秒振荡器 |
振荡器+放大器 |
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平均功率 |
50mW |
可达 2W |
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脉冲能量 |
>0.05nJ |
可达 1nJ |
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重复频率 |
标准：0.216, 0.25, 0.4, 1 , 1.25 , 2, 2.5GHz 可订制：100MHz-2.5GHz范围内指定重频
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中心波长 |
1555nm+/-10nm |
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带宽 |
>10nm |
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脉宽 |
<250 fs, 变换极限 |
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输出 |
光纤(FC/APC保偏),或自由光 |
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光束质量： |
M²<1.05 |
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振幅噪声： |
<0.1%(1h), <0.05%[1Hz-10MHz] |
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时间抖动 |
<30fs (1kHz-10MHz) |
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能耗 |
<10W |
<50W |
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电源 |
5V/2A DC |
24V/2A DC |
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工作温度 |
5 oC 到45 oC |
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工作湿度 |
<80% 无结露环境 |
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控制器 |
无需控制器，一键启动 |
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模拟接口 |
触发，警报，状态，功率调制，Interlock |
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数字接口 |
USB，RS232 |
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可选项 |
frep/fceo电调,射频输出,宇航级,OEM型, 220VAC |
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COSMO模块： 美国Octave Photonics公司COSMO模块
COSMO的英文全称 Comb-Offset Stabilization Module，
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COSMO 模块 |
参数 |
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输入飞秒激光中心波长 |
~1560 nm |
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CEO检测所需最低脉冲能量 |
一般只需150 pJ 最多只需200 pJ
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最大输入能量 |
1nJ |
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输入激光的推荐脉宽 |
<250 fs |
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输入光纤 |
PM1550 |
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输入光纤接头 |
FC/APC |
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电信号输出接头 |
SMA |
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COSMO模块尺寸 |
57x35x17 mm |
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工作能耗 |
0.6 W (50 mA @12 V) |
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COSMO模块重量 |
70 g |
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COSMO模块工作温度 |
5 to 40 C |
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CEO检测信噪比 |
>35 dB(300 kHz RBW) |
CLB光梳锁定盒: 加拿大Waxwing Instruments公司
CLB光梳锁定盒包含接收，反馈与控制的电子学硬件和计算机软件。请参考以下的示意图：
参考文章： Menhir Photonics : Compact Frequency Comb Stabilization
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