[发明专利]全固态飞秒光学频率梳系统

说明书

本发明提供一种全固态飞秒光学频率梳系统，包括：全固态飞秒激光装置，用于输出中心波长为1000‑1100nm的激光；倍频程超连续谱产生装置，其接收所述全固态飞秒激光装置输出的激光，并产生倍频程超连续谱；声光移频器装置，用于将所述倍频程超连续谱分成零级衍射光和负一级衍射光；环内自参考f‑2f干涉仪装置，用于接收所述零级衍射光，并产生载波包络相移频率信号；电路反馈单元，将所述载波包络相移频率信号反馈给所述声光移频器装置，以锁定所述负一级衍射光的载波包络相移频率。本发明的全固态飞秒光学频率梳采用前反馈锁定，结构简单、成本低、伺服带宽宽、噪声低、稳定性和可靠性高。

技术领域

本发明属于飞秒激光技术领域，尤其涉及一种全固态飞秒光学频率梳系统。

背景技术

超快激光技术的飞速发展，尤其是飞秒激光技术的迅速更新，为众多科研领域引入了新的工具，在瞬态吸收超快现象观测以及精密计量等研究中有着重要意义，同时，也为工业加工等应用提供了新的手段。激光在谐振腔中传输时，由于群速度和相速度的不同，导致传输时脉冲的包络和包络下的载波存在相位偏移，这个载波与包络之间的相位称之为载波包络相位(Carrier-envelop Phase,CEP)。受环境等影响，载波包络相位在脉冲间不停地变化，当激光脉冲内载波的周期达到几个周期甚至亚周期量级时，控制载波包络相位变得尤为重要。然而从时域上获得载波包络相位数值并实现调控几乎是不可能的，通常在频域上进行讨论。飞秒激光脉冲序列在频域上表现为一系列等间隔的、分立的“线”，每一条“线”对应一种纵模模式，这些线看起来像是一把梳子，因此称之为飞秒激光频率梳。经推导，频域上纵模之间的间隔即为激光器的重复频率f_rep，而整体谱线相对于零点的初始频移即为载波包络相移频率f_ceo。载波相移包络频率反映的是脉冲间载波包络相移的变化量，即脉冲间CEP的变化量。通常我们通过某种方法获得载波包络相移的频率和重复频率，并将其锁定，就可以获得稳定的频率梳，在精密测量和阿秒脉冲产生中有着重要应用。

近年来，中心波长为1000～1100nm的全固态飞秒激光器凭借其高功率、低成本等优势收到广泛关注，全固态飞秒光学频率梳也是人们关注的热点。当前，全固态飞秒光学频率梳主要采用锁相环电路锁定，由于锁相环的反馈带宽限制，导致其反馈带宽外存在大量未被抑制的噪声，锁定效果不理想，另外，采用锁相环电路锁定的全固态飞秒光学频率梳结构复杂，这些缺点都限制了全固态飞秒光学频率梳的应用。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种全固态飞秒光学频率梳系统，包括：

全固态飞秒激光装置，用于输出中心波长为1000-1100nm的激光；

倍频程超连续谱产生装置，其接收所述全固态飞秒激光装置输出的激光，并产生倍频程超连续谱；

声光移频器装置，用于将所述倍频程超连续谱分成零级衍射光和负一级衍射光；

环内自参考f-2f干涉仪装置，用于接收所述零级衍射光，并产生载波包络相移频率信号；

电路反馈单元，将所述载波包络相移频率信号反馈给所述声光移频器装置，以锁定所述负一级衍射光的载波包络相移频率。

根据本发明的全固态飞秒光学频率梳系统，优选地，所述全固态飞秒激光装置为飞秒全固态克尔透镜锁模激光器。

根据本发明的全固态飞秒光学频率梳系统，优选地，所述倍频程超连续谱产生装置为光子晶体光纤。

根据本发明的全固态飞秒光学频率梳系统，优选地，所述声光移频器装置包括声光晶体和声波发生器。

根据本发明的全固态飞秒光学频率梳系统，优选地，环内自参考f-2f干涉仪装置包括：

双色镜，用于将输入的零级衍射光分成第一光束和第二光束；

倍频晶体，用于将所述第一光束进行倍频；