[发明专利]具有大的梳间距的频梳源

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及申请日为2010年9月30日并且发明名称为“Opticalsignal processingwithmodelockedlasers”的美国专利申请No.12/895,127。

本申请涉及申请日为2009年12月3日并且发明名称为“Highly rare-earth-dopedopticalfibersforfiberlasersandamplifiers”的美国专利申请No.12/630,550。

本申请涉及申请日为2009年3月6日并且发明名称为“Opticalscanning andimagingsystemsbasedondualpulsedlasersystems”的美国专利申请No.12/399,435。

本申请涉及申请日为2006年10月13日并且发明名称为“Laserbased frequencystandardsandtheirapplication”的美国专利申请No.11/546,998，现为美国专利7,809,222。

本申请涉及申请日为2006年3月10日并且发明名称为“Pulsedlaser sources”的美国专利申请No.11/372,859，现为美国专利7,649,915。

申请号为12/895,127、12/630,550、12/399,435、11/546,998和11/372,859的专利申请公开内容在此以其全文形式被结合入本文作为引用。

技术领域

本发明涉及具有大梳间距的光纤梳源和放大器，允许重复率和载波相位控制以及它们应用于精密计量中。

背景技术

基于光纤激光的梳源对于精密光谱学中的应用变得越来越是选择的激光器。许多所述应用要求在(一)GHz或若干GHz量级的大的梳间距，通过可调重复率的精确梳控制，以及载波相位控制。此外，所述光纤梳的定时(时基)抖动和载波相位噪声应最小化。

梳源的许多应用实际上已经被确认并可包括例如高精度频率合成器，所有的光学时钟（参见T.Udem等人的‘Opticalfrequencymetrology’,Nature,Vol.416,pp.233(2002)）和用于光谱仪校准的频率标尺（参见C.H.Li等人的‘Alaser frequencycombthatenablesradialvelocitymeasurementswithaprecisionof1cm/s’,Nature,Vol.,452,pp.610(2008)）。其它的应用已经在I.Hartl和M.E.Fermann的Laserbasedfrequencystandardsandtheirapplications的美国专利7,809,222中得到确认。

另一个重要的应用涉及低相位噪声微波或射频源，用于原子频率标准、雷达和遥感，参见A.Bartels等人的Femtosecond-laser-basedsynthesisofultrastable microwavesignalsfromopticalfrequencyreferences,OpticsLetters,Vol.30,Issue6,pp.667-669(2005).

尽管光纤梳技术有许多实际进展，但具有大的梳间距的光纤梳源仍难以制造并且不易适用于(大)批量生产。此外，产生具有宽间距的梳形线的宽频谱是有挑战性的。开发用于中红外光谱区域的实用梳源仍然特别困难。

发明内容

在一个方面，本发明涉及可批量生产的具有大的梳间距和低噪声的光纤梳源及其应用。所述梳源基于锁模波导振荡器。

至少一个实施例包括锁模波导梳激光器，所述锁模波导梳激光器在激光腔中具有紧凑的色散控制单元（DCU）。所述DCU可能能够产生从正值到负值范围的净GVD，并优选提供色散的连续调节。在不同的实施例中，DCU可提供较通过基于光纤布拉格光栅(Bragggrating)的色散补偿器可获得的低的多的损耗。

在不同的实施例中，使用单个角色散光学元件提供了非常紧凑和易于调节的色散补偿元件。所述色散元件可被结合入锁模波导腔中，允许重复率和载波相位控制及低的载波相位噪声。另外，结合了低损耗带宽控制，这对于构建具有高脉冲能量的脉冲源是有益的。

通过在高重复率锁模波导腔内选择大值的负色散，可获得良好的脉冲稳定性。

通过波导振荡器的输出的振幅调制进一步促进了具有减小的功率要求的宽带超连续谱产生。