飞秒激光共振增强腔的理论与实验研究

韩海年; 张金伟; 张青; 张龙; 魏志义

doi:10.7498/aps.61.164206

摘要

飞秒激光共振增强腔在非线性光学、精密光谱学等研究领域有重要应用, 尤其是近年来已成为产生高重频紫外光梳的强大工具. 采用循环稳定电场方法分析了飞秒激光脉冲在共振增强腔中的增强和色散特性,给出了增强倍数与精细度的关系及共振带宽与精细度和腔内色散量的关系. 实验上实现了175 MHz, 15 fs的宽谱飞秒激光脉冲的共振增强,增强倍数约为10倍左右.

关键词:

The femtosecond enhancement resonator has important applications in the fields of nonlinear optics, precision spectroscopy, etc. In particular, it has been become a powerful tool of generating ultraviolet optical frequency comb at a high repetition rate in recent years. In this paper, we analyze the characteristics of enhancement and dispersion in the femtosecond enhancement resonator by use of the circulating stable electric field method. The relations between enhancement multiple and fineness and between, resonance bandwidth and fineness as well as intracavity dispersion are obtained. Finally, we experimentally realize the resonance enhancement of 15 fs laser from a Ti:sapphire oscillator at a repetition rate of 175 MHz. The enhanced magnification is about 10.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家实验室(筹), 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.

Authors and contacts

1.
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60808007, 11078022) and the Main Direction Program of Knowledge Innovation of Chinese Academy of Sciences (Grant No. KJCX-YW-W21).

参考文献

[1]	Polzik E S, Kimble H J 1991 Opt. Lett. 16 1400
[2]	Zimmermann C, Vuletic V, Hemmerich A, Hänsch T W 1995 Appl. Phys. Lett. 66 2318
[3]	Villa F, Chiummo A, Giacobino E, Bramati Alberto 2007 J. Opt. Soc. Am. B 24 576
[4]	Schoof A, Grünert J, Ritter S, Hemmerich A 2001 Opt. Lett. 26 1562
[5]	Notcutt M, Ma L S, Ye J, Hall J L 2005 Opt. Lett. 30 1815
[6]	Webster S A, Oxborrow M, Gill P 2007 Phys. Rev. A 75 011801(R)
[7]	Jones D J, Diddams S A, Ranka J K, Stentz A, Windeler R S, Hall J L, Cundiff S T 2000 Science 288 635
[8]	Diddams S A, Jones D J, Ye J, Cundiff S T, Hall J L 2000 Phys. Rev. Lett. 84 5102
[9]	Jones R J, Ye J 2002 Opt. Lett. 27 1848
[10]	Jones R J, Ye J 2004 Opt. Lett. 29 2812
[11]	Jones R J, Moll K, Thorpe M, Ye J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 193201
[12]	Gohle C, Udem T, Rauschenberger J, Holzwarth R, Herrmann M, Schuessler H A, Krausz F, Hänsch T W 2005 Nature 436 234
[13]	Strickland D, Mourou G 1985 Opt. Commun. 56 219
[14]	Thorpe M J, Ye J 2008 Appl. Phys. B 91 397
[15]	Brown S S 2003 Chem. Rev. 103 5219
[16]	Gerginov V, Tanner C E, Diddams S A, Bartels A, Hollberg L 2005 Opt. Lett. 30 1734
[17]	DeVoe R G, Fabre C, Jungmann K, Hofnagle J, Brewer R G 1988 Phys. Rev. A 37 1802
[18]	Moll K D, Jones R J, Ye J 2005 Opt. Express 13 1672
[19]	Schliesser A, Gohle C, Udem T, Hänsch T W 2006 Opt. Express 14 5975
[20]	Hammond T J, Mills A K, Jones D J 2009 Opt. Express 17 8998
[21]	Pupeza I, Eidam T, Rauschenberger J, Bernhardt B, Ozawa A, Fill E, Apolonski A, Udem T, Limpert J, Alahmed Z A, Azzeer A M, Tünnermann A, Hänsch T W, Krausz F 2010 Opt. Lett. 35 2052

施引文献

[1]	Polzik E S, Kimble H J 1991 Opt. Lett. 16 1400
[2]	Zimmermann C, Vuletic V, Hemmerich A, Hänsch T W 1995 Appl. Phys. Lett. 66 2318
[3]	Villa F, Chiummo A, Giacobino E, Bramati Alberto 2007 J. Opt. Soc. Am. B 24 576
[4]	Schoof A, Grünert J, Ritter S, Hemmerich A 2001 Opt. Lett. 26 1562
[5]	Notcutt M, Ma L S, Ye J, Hall J L 2005 Opt. Lett. 30 1815
[6]	Webster S A, Oxborrow M, Gill P 2007 Phys. Rev. A 75 011801(R)
[7]	Jones D J, Diddams S A, Ranka J K, Stentz A, Windeler R S, Hall J L, Cundiff S T 2000 Science 288 635
[8]	Diddams S A, Jones D J, Ye J, Cundiff S T, Hall J L 2000 Phys. Rev. Lett. 84 5102
[9]	Jones R J, Ye J 2002 Opt. Lett. 27 1848
[10]	Jones R J, Ye J 2004 Opt. Lett. 29 2812
[11]	Jones R J, Moll K, Thorpe M, Ye J 2005 Phys. Rev. Lett. 94 193201
[12]	Gohle C, Udem T, Rauschenberger J, Holzwarth R, Herrmann M, Schuessler H A, Krausz F, Hänsch T W 2005 Nature 436 234
[13]	Strickland D, Mourou G 1985 Opt. Commun. 56 219
[14]	Thorpe M J, Ye J 2008 Appl. Phys. B 91 397
[15]	Brown S S 2003 Chem. Rev. 103 5219
[16]	Gerginov V, Tanner C E, Diddams S A, Bartels A, Hollberg L 2005 Opt. Lett. 30 1734
[17]	DeVoe R G, Fabre C, Jungmann K, Hofnagle J, Brewer R G 1988 Phys. Rev. A 37 1802
[18]	Moll K D, Jones R J, Ye J 2005 Opt. Express 13 1672
[19]	Schliesser A, Gohle C, Udem T, Hänsch T W 2006 Opt. Express 14 5975
[20]	Hammond T J, Mills A K, Jones D J 2009 Opt. Express 17 8998
[21]	Pupeza I, Eidam T, Rauschenberger J, Bernhardt B, Ozawa A, Fill E, Apolonski A, Udem T, Limpert J, Alahmed Z A, Azzeer A M, Tünnermann A, Hänsch T W, Krausz F 2010 Opt. Lett. 35 2052

[1]	郭状, 欧阳峰, 卢志舟, 王梦宇, 谭庆贵, 谢成峰, 魏斌, 何兴道. 氟化镁微瓶腔光频梳光谱分析及优化. , 2024, 73(3): 034202. doi: 10.7498/aps.73.20231126
[2]	廖小瑜, 曹俊诚, 黎华. 太赫兹半导体激光光频梳研究进展. , 2020, 69(18): 189501. doi: 10.7498/aps.69.20200399
[3]	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. , 2020, 69(22): 224203. doi: 10.7498/aps.69.20200851
[4]	周康, 黎华, 万文坚, 李子平, 曹俊诚. 太赫兹量子级联激光器频率梳的色散. , 2019, 68(10): 109501. doi: 10.7498/aps.68.20190217
[5]	耿易星, 李荣凤, 赵研英, 王大辉, 卢海洋, 颜学庆. 色散对双晶交叉偏振滤波输出特性的影响. , 2017, 66(4): 040601. doi: 10.7498/aps.66.040601
[6]	刘军, 陈帛雄, 许冠军, 崔晓旭, 白波, 张林波, 陈龙, 焦东东, 王涛, 刘涛, 董瑞芳, 张首刚. 高精细度光学参考腔的自主化研制. , 2017, 66(8): 080601. doi: 10.7498/aps.66.080601
[7]	李政颖, 孙文丰, 李子墨, 王洪海. 基于色散补偿光纤的高速光纤光栅解调方法. , 2015, 64(23): 234207. doi: 10.7498/aps.64.234207
[8]	陈翔, 张心贲, 祝贤, 程兰, 彭景刚, 戴能利, 李海清, 李进延. 色散补偿光子晶体光纤结构参数对其色散的影响. , 2013, 62(4): 044222. doi: 10.7498/aps.62.044222
[9]	郭淑艳, 叶蓬, 滕浩, 张伟, 李德华, 王兆华, 魏志义. 反射式棱栅对展宽器用于啁啾脉冲放大激光的研究. , 2013, 62(9): 094202. doi: 10.7498/aps.62.094202
[10]	乔丽, 冯鸣, 刘组学, 孟婕, 吕可诚. 飞秒脉冲在硅波导中产生超连续谱的研究. , 2011, 60(10): 100504. doi: 10.7498/aps.60.100504
[11]	黄小东, 张小民, 王建军, 许党朋, 张锐, 林宏焕, 邓颖, 耿远超, 余晓秋. 色散对高能激光光纤前端FM-AM效应的影响. , 2010, 59(3): 1857-1862. doi: 10.7498/aps.59.1857
[12]	李林栗, 冯国英, 杨浩, 周国瑞, 周昊, 朱启华, 王建军, 周寿桓. 纳米光纤的色散特性及其超连续谱产生. , 2009, 58(10): 7005-7011. doi: 10.7498/aps.58.7005
[13]	王楠, 掌蕴东, 王金芳, 田赫, 王号, 张学楠, 张敬, 袁萍. 环中环结构谐振腔中的耦合谐振透明特性研究. , 2009, 58(11): 7672-7679. doi: 10.7498/aps.58.7672
[14]	聂志强, 李岭, 姜彤, 沈磊剑, 李沛哲, 甘琛利, 宋建平, 张彦鹏, 卢克清. 倒V形四能级亚飞秒极化拍的三光子吸收和色散. , 2008, 57(1): 243-251. doi: 10.7498/aps.57.243
[15]	王鹏, 赵环, 赵研英, 王兆华, 田金荣, 李德华, 魏志义. 用SPIDER法测量超宽带钛宝石振荡器的激光脉宽研究. , 2007, 56(1): 224-228. doi: 10.7498/aps.56.224
[16]	袁玲, 沈中华, 倪晓武, 陆建. 激光在近表面弹性性质梯度变化的材料中激发超声波的数值分析. , 2007, 56(12): 7058-7063. doi: 10.7498/aps.56.7058
[17]	李曙光, 周桂耀, 邢光龙, 侯蓝田, 王清月, 栗岩锋, 胡明列. 微结构光纤中超短激光脉冲传输的数值模拟. , 2005, 54(4): 1599-1606. doi: 10.7498/aps.54.1599
[18]	任国斌, 王智, 娄淑琴, 简水生. 高折射率芯Bragg光纤的色散特性研究. , 2004, 53(6): 1862-1867. doi: 10.7498/aps.53.1862
[19]	李曙光, 刘晓东, 侯蓝田. 光子晶体光纤色散补偿特性的数值研究. , 2004, 53(6): 1880-1886. doi: 10.7498/aps.53.1880
[20]	李曙光, 冀玉领, 周桂耀, 侯蓝田, 王清月, 胡明列, 栗岩峰, 魏志义, 张　军, 刘晓东. 多孔微结构光纤中飞秒激光脉冲超连续谱的产生. , 2004, 53(2): 478-483. doi: 10.7498/aps.53.478

计量

文章访问数: 7610
PDF下载量: 554
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板