光学频率梳是由许多光谱模式组成的相干光源,这些光谱模式由产生它们的激光脉冲序列的重复频率等距组成,它彻底改变了计量学领域,并已成为高精度激光光谱学、基础物理学研究和光学时钟实现不可或缺的工具。2005 年,T. W. Hänsch 和 J. L. Hall 因这项发明被授予诺贝尔物理学奖。 极紫外光谱区域的光学频率梳对于许多应用变得越来越重要,包括下一代光学时钟、用于基础物理的高精度光谱学和量子信息处理。然而,在XUV区域实现梳状源需要基于高功率中功率激光系统的复杂实验装置和外部光学腔,以获得足够的脉冲能量来产生高次谐波。这种实验的复杂性极大地限制了XUV频率梳的光谱应用。 为了使XUV频率梳技术更易于获得和使用,马克斯·普朗克量子光学研究所的研究小组与CNR光子学和纳米技术研究所和米兰理工大学一起提出了一种基于低频频率光学梳的简化解决方案,即使在中等平均功率下也能获得更高的脉冲能量, 然后是单通道高次谐波产生级。此外,由此产生的频率梳显示出非常高密度的等距光谱模式,这可以允许开发超越上述XUV光谱的创新应用。 在发布在《光学》杂志上的研究中,作者报告了重复频率为几十kHz的低噪声频率梳的首次演示。该光源基于近红外锁模状态下的 Yb:KYW 固态激光振荡器,该振荡器使用声光脉冲选择器和固态光放大器。重复频率可在三个数量级上调节,范围为40 MHz至40 kHz。通过将频率梳模式连接到非常窄的发射线激光器,作者证明即使在脉冲重复频率降低后,低重复梳也表现出低相位噪声,并且即使在最小重复频率为40 kHz时,梳状结构也保持不变。这些结果代表了低重复频率梳的生成及其在精密奇异波长光谱中的应用向前迈出了一大步。 |