科研成果

基于参量频谱时域分析仪的时域稳定性及频谱精度加强

来源:武汉光电国家实验室(筹)    作者:    发布时间:2017年10月30日

  光谱分析作为一种强有力的测量工具,能够有效揭示物质的结构信息,高速光谱分析技术更能够实时测量动态的物质结构变化,因而广泛应用于激光物理,化学,生物成像和光通信领域。近年来,色散拉伸技术的出现开启了频谱时域分析仪的新时代,基于时域透镜聚焦的参量时域光谱分析技术(PASTA)可实现实时高速的光谱分析,同时对于任意波形,保证测量的分辨率和灵敏度,对高速动态过程的研究具有重要意义。然而,参量时域光谱分析系统主要由基于参量混频的时域透镜和大量色散光纤构成,容易受到实验室外部动态环境的影响,导致系统时域不稳定引起频谱精度劣化,这大大制约了超快的频谱分析技术的实际应用。

武汉光电国家实验室光电子集成与器件功能实验室张驰副教授带领士生周海东等人,利用两种主动控制机制:长光纤链路的反馈控制和短激光腔的锁相环,实现了参量频谱时域分析仪时域稳定性的极大加强,系统频谱精度在5个小时的观察周期内由1.6nm改善到0.04nm系统中,锁相环利用基于压电陶瓷的光纤拉伸器来主动控制腔长,进而稳定激光器重复频率。同时,利用恒温箱的温度反馈控制来抑制泵浦色散和输出色散光纤的温度波动,从而最小化长光纤链路引入的时间抖动。

2017929日,工作以论文Temporal stability and spectral accuracy enhancement of the spectro-temporal analyzer发表在IEEE Photonics Technology Letters (Vol. 29, pp. 1971-1974, 2017)上。


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1 热胀效应导致的参量频谱时域分析仪时域漂移原理示意

 

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2 参量频谱时域分析仪5小时周期的波长漂移观察结果

 

该工作得到了国家自然科学基金项目(No. 61675081, 61505060, 61320106016,  61125501, 61631166003,香港专利委员会N_HKU712/16和武汉光电国家实验室主任基金等项目的资助。