搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

光学频率梳空间光谱分辨精度研究

王楠 韩海年 李德华 魏志义

引用本文:
Citation:

光学频率梳空间光谱分辨精度研究

王楠, 韩海年, 李德华, 魏志义

Spatial dispersion of pulse shaping system with high resolution based on the frequency comb

Wang Nan, Han Hai-Nian, Li De-Hua, Wei Zhi-Yi
PDF
导出引用
  • 光学频率梳的高精度光谱整形在微波光子学、光谱学及通信光学等学科领域具有广泛应用. 为了描述和评价光学频率梳光谱整形系统的光谱分辨精度, 使用光线追迹的方法对单光栅、平行光栅对、单光栅透镜变换和反平行光栅 对透镜变换四种结构的空间色散能力进行了理论建模和分析, 得到了输出面上不同波长的光斑间距和光斑大小, 设立判据得到系统的光谱空间分离能力. 计算结果表明, 使用后面两种色散结构更容易实现高精度光谱分离和整形; 波长较长、纵模间距较大、光斑尺寸较大的光学频率梳更适合作为光谱整形系统的光源; 光栅刻线密度高、入射角小、多次通过色散系统有利于得到更高的光谱分辨精度. 本文的分析和计算过程具有普遍适用性, 对基于光学频率梳的高精度光谱整形系统的实验和评价具有指导意义.
    High resolution pulse shaping based on the frequency comb has been widely used in microwave photonics, spectroscopy and communication optics and so on. To describe and evaluate the resolution capability of such a pulse shaping system, the ray tracing method is adopted to analyze the spatial dispersions of four schemes like single grating, parallel gratings, single grating with focus and anti-parallel gratings with focus. The spot spacings and sizes of different wavelengths can be determined from the modeling. As indicated by the calculation results, the latter two structures are advantageous to achieve high resolution pulse shaping; frequency combs with long wavelength, large mode spacing and big spot size are favorable for space dispersion; high grating groove density, small incident angle and multi passes in the dispersion system are conducible to the achievement of high resolution. The criterion for resolution would bring on some spot overlap noise.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60808007, 11078022)和中国科学院创新方向性项目(批准号: KJCX-YW-W21)资助的课题.
    • Funds: Projects supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60808007, 11078022) and Knowledge Innovation Project of Chinese Academy of Sciences, China (Grant No. KJCX-YW-W21).
    [1]

    Jones D J, Diddams S A, Ranka J K, Stentz A, Windeler R S, Hall J L, Cundiff S T 2000 Science 288 635

    [2]

    Barty C P, Korn G, Raksi F, Rose-Petruck C, Squier J, Tien A C, Wilson K R, Yakovlev V V, Yamakawa K 1996 Opt. Lett. 21 219

    [3]

    Nogueira G T, Xu B W, Coello Y, Dantus M, Cruz F C 2008 Opt. Express 16 10038

    [4]

    Xu B W, Coello Y, Lozovoy V V, Dantus M 2010 Appl. Opt. 49 6348

    [5]

    Hamzeh B, Jivkova S, Kavehrad M 2005 J. Opt. Network 4 647

    [6]

    Jiang Z, Leaird D E, Weiner A M 2005 Opt. Express 13 10431

    [7]

    Cundiff S T, Weiner A M 2010 Nat. Photon 4 760

    [8]

    Schibli T R, Hartl I, Yost D C, Martin M J, Marcinkevicius A, Fermann M E, Ye J 2008 Nat. Photon 2 355

    [9]

    Gohle C, Udem T, Herrmann M, Rauschenberger J, Holzwarth R, Schuessler H A, Krausz F, Hansch T W 2005 Nature 436 234

    [10]

    Bartels A, Heinecke D, Diddams S A 2008 Opt. Lett. 33 1905

    [11]

    Weiner A M, Heritage J P, Kirschner E M 1988 J. Opt. Soc. Am. B 5 1563

    [12]

    Jiang Z, Huang C B, Leaird D E, Weiner A M 2007 Nature Photonics 1 463

    [13]

    Wang W S, Davis R L, Jung T J, Lodenkamper R, Lembo L J, Brock J C, Wu M C 2001 IEEE Trans. Micrew. Theory. Tech. 49 1996

    [14]

    Zou Y H, Sun T H 1991 Laser Physics (Bejing: Peking University) p44 (in Chinese) [邹英华, 孙陶亨 1991 激光物理学(第一版) (北京: 北京大学出版社) 第44页]

    [15]

    Treacy E B 1969 IEEE J. Quantum. Electron. 5 454

  • [1]

    Jones D J, Diddams S A, Ranka J K, Stentz A, Windeler R S, Hall J L, Cundiff S T 2000 Science 288 635

    [2]

    Barty C P, Korn G, Raksi F, Rose-Petruck C, Squier J, Tien A C, Wilson K R, Yakovlev V V, Yamakawa K 1996 Opt. Lett. 21 219

    [3]

    Nogueira G T, Xu B W, Coello Y, Dantus M, Cruz F C 2008 Opt. Express 16 10038

    [4]

    Xu B W, Coello Y, Lozovoy V V, Dantus M 2010 Appl. Opt. 49 6348

    [5]

    Hamzeh B, Jivkova S, Kavehrad M 2005 J. Opt. Network 4 647

    [6]

    Jiang Z, Leaird D E, Weiner A M 2005 Opt. Express 13 10431

    [7]

    Cundiff S T, Weiner A M 2010 Nat. Photon 4 760

    [8]

    Schibli T R, Hartl I, Yost D C, Martin M J, Marcinkevicius A, Fermann M E, Ye J 2008 Nat. Photon 2 355

    [9]

    Gohle C, Udem T, Herrmann M, Rauschenberger J, Holzwarth R, Schuessler H A, Krausz F, Hansch T W 2005 Nature 436 234

    [10]

    Bartels A, Heinecke D, Diddams S A 2008 Opt. Lett. 33 1905

    [11]

    Weiner A M, Heritage J P, Kirschner E M 1988 J. Opt. Soc. Am. B 5 1563

    [12]

    Jiang Z, Huang C B, Leaird D E, Weiner A M 2007 Nature Photonics 1 463

    [13]

    Wang W S, Davis R L, Jung T J, Lodenkamper R, Lembo L J, Brock J C, Wu M C 2001 IEEE Trans. Micrew. Theory. Tech. 49 1996

    [14]

    Zou Y H, Sun T H 1991 Laser Physics (Bejing: Peking University) p44 (in Chinese) [邹英华, 孙陶亨 1991 激光物理学(第一版) (北京: 北京大学出版社) 第44页]

    [15]

    Treacy E B 1969 IEEE J. Quantum. Electron. 5 454

  • [1] 尹慧, 赵秉新. 倾角对方腔内热对流非线性演化与分岔的影响. 物理学报, 2021, 70(11): 114401. doi: 10.7498/aps.70.20201513
    [2] 夏文泽, 刘洋, 赫明钊, 曹士英, 杨伟雷, 张福民, 缪东晶, 李建双. 双光梳非线性异步光学采样测距中关键参数的数值分析. 物理学报, 2021, 70(18): 180601. doi: 10.7498/aps.70.20210565
    [3] 邵晓东, 韩海年, 魏志义. 基于光学频率梳的超低噪声微波频率产生. 物理学报, 2021, 70(13): 134204. doi: 10.7498/aps.70.20201925
    [4] 郑立, 刘寒, 汪会波, 王阁阳, 蒋建旺, 韩海年, 朱江峰, 魏志义. 极紫外飞秒光学频率梳的产生与研究进展. 物理学报, 2020, 69(22): 224203. doi: 10.7498/aps.69.20200851
    [5] 赵显宇, 曲兴华, 陈嘉伟, 郑继辉, 王金栋, 张福民. 一种基于电光调制光频梳光谱干涉的绝对测距方法. 物理学报, 2020, 69(9): 090601. doi: 10.7498/aps.69.20200081
    [6] 陈嘉伟, 王金栋, 曲兴华, 张福民. 光频梳频域干涉测距主要参数分析及一种改进的数据处理方法. 物理学报, 2019, 68(19): 190602. doi: 10.7498/aps.68.20190836
    [7] 刘音华, 李孝辉. 超高精度空间站共视时间比对新方法. 物理学报, 2018, 67(19): 190601. doi: 10.7498/aps.67.20180842
    [8] 彭博, 曲兴华, 张福民, 张天宇, 张铁犁, 刘晓旭, 谢阳. 飞秒脉冲非对称互相关绝对测距. 物理学报, 2018, 67(21): 210601. doi: 10.7498/aps.67.20181274
    [9] 武跃龙, 李睿, 芮扬, 姜海峰, 武海斌. 6Li原子跃迁频率和超精细分裂的精密测量. 物理学报, 2018, 67(16): 163201. doi: 10.7498/aps.67.20181021
    [10] 张伟鹏, 杨宏雷, 陈馨怡, 尉昊赟, 李岩. 光频链接的双光梳气体吸收光谱测量. 物理学报, 2018, 67(9): 090701. doi: 10.7498/aps.67.20180150
    [11] 李政颖, 周磊, 孙文丰, 李子墨, 王加琪, 郭会勇, 王洪海. 基于色散效应的光纤光栅高速高精度解调方法研究. 物理学报, 2017, 66(1): 014206. doi: 10.7498/aps.66.014206
    [12] 吴翰钟, 曹士英, 张福民, 曲兴华. 光学频率梳基于光谱干涉实现绝对距离测量. 物理学报, 2015, 64(2): 020601. doi: 10.7498/aps.64.020601
    [13] 吴翰钟, 曹士英, 张福民, 邢书剑, 曲兴华. 一种光学频率梳绝对测距的新方法. 物理学报, 2014, 63(10): 100601. doi: 10.7498/aps.63.100601
    [14] 陈友华, 王召巴, 王志斌, 张瑞, 王艳超, 王冠军. 弹光调制型成像光谱偏振仪中的高精度偏振信息探测研究. 物理学报, 2013, 62(6): 060702. doi: 10.7498/aps.62.060702
    [15] 曹士英, 方占军, 孟飞, 王强, 李天初. 双路光谱展宽的钛宝石飞秒光学频率梳系统. 物理学报, 2011, 60(8): 080601. doi: 10.7498/aps.60.080601
    [16] 李 铭, 张 彬, 戴亚平, 王 韬, 范正修, 黄 伟. 用于钕玻璃啁啾脉冲放大系统光谱整形的多层介质膜反射镜. 物理学报, 2008, 57(8): 4898-4903. doi: 10.7498/aps.57.4898
    [17] 韩海年, 张 炜, 王 鹏, 李德华, 魏志义, 沈乃澂, 聂玉昕, 高玉平, 张首刚, 李师群. 飞秒钛宝石光学频率梳的精密锁定. 物理学报, 2007, 56(5): 2760-2764. doi: 10.7498/aps.56.2760
    [18] 赵培涛, 李国华, 吴福全, 彭捍东, 张寅超, 赵曰峰, 王 莲, 刘玉丽. 高精度消色差相位延迟器性能测试研究. 物理学报, 2006, 55(9): 4582-4587. doi: 10.7498/aps.55.4582
    [19] 刘兰琴, 彭翰生, 魏晓峰, 朱启华, 黄小军, 王晓东, 周凯南, 曾小明, 王 逍, 郭 仪, 袁晓东, 彭志涛, 唐晓东. 高功率超短脉冲激光系统中用AOPDF实现增益窄化补偿的实验研究. 物理学报, 2005, 54(6): 2764-2768. doi: 10.7498/aps.54.2764
    [20] 秦小芸, 黄弼勤, 陈海星, 杨立功, 顾培夫. 多周期双啁啾镜结构的空间解波分复用器. 物理学报, 2004, 53(11): 3794-3799. doi: 10.7498/aps.53.3794
计量
  • 文章访问数:  3886
  • PDF下载量:  458
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-21
  • 修回日期:  2012-03-06
  • 刊出日期:  2012-09-05

光学频率梳空间光谱分辨精度研究

  • 1. 中国科学院物理研究所, 光物理重点实验室, 北京 100190
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60808007, 11078022)和中国科学院创新方向性项目(批准号: KJCX-YW-W21)资助的课题.

摘要: 光学频率梳的高精度光谱整形在微波光子学、光谱学及通信光学等学科领域具有广泛应用. 为了描述和评价光学频率梳光谱整形系统的光谱分辨精度, 使用光线追迹的方法对单光栅、平行光栅对、单光栅透镜变换和反平行光栅 对透镜变换四种结构的空间色散能力进行了理论建模和分析, 得到了输出面上不同波长的光斑间距和光斑大小, 设立判据得到系统的光谱空间分离能力. 计算结果表明, 使用后面两种色散结构更容易实现高精度光谱分离和整形; 波长较长、纵模间距较大、光斑尺寸较大的光学频率梳更适合作为光谱整形系统的光源; 光栅刻线密度高、入射角小、多次通过色散系统有利于得到更高的光谱分辨精度. 本文的分析和计算过程具有普遍适用性, 对基于光学频率梳的高精度光谱整形系统的实验和评价具有指导意义.

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回