Volles C

Oct 03, 2023

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 3623 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Wir demonstrieren einen vollständig C-Band-wellenlängenabstimmbaren modengekoppelten Faserlaser mit einer Wiederholungsrate von 250 MHz, was nach unserem besten Wissen die bisher höchste Wiederholungsrate für abstimmbare C-Band-modengekoppelte Laser darstellt. Der polarisationserhaltende faserbasierte Fabry-Perot-Resonator ermöglicht eine Grundwiederholungsrate von 250 MHz mit einem sättigbaren Halbleiter-Absorberspiegel als Modensperre. Durch Einstellen des Einfallswinkels eines Bandpassfilters im Hohlraum beobachteten wir einen stabilen Einzel-Soliton-Modenkopplungszustand mit einer weiten Einstellbarkeit der Zentralwellenlänge von 1505 bis 1561 nm. Der wellenlängenabstimmbare modengekoppelte Laser mit hoher Wiederholrate, der das gesamte C-Band abdeckt, dürfte eine überzeugende Quelle für viele frequenzkammbasierte Anwendungen sein, darunter hochpräzise optische Messtechnik, breitbandige Absorptionsspektroskopie und breitbandige optische Frequenz Synthesizer.

Modengekoppelte Laser mit hoher Wiederholungsrate haben aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften eines ultrakurzen Impulses, einer hohen Spitzenleistung und eines breiten Spektrums eine Schlüsselrolle in zahlreichen Anwendungen gespielt, darunter bei der Frequenzkammerzeugung1, der Fernzeitübertragung und -synchronisation2 sowie der Breitbandspektroskopie3 , Mikrowellenerzeugung4, Längenmesstechnik5,6,7,8, Oberflächenmesstechnik9 und Beobachtungen ultraschneller Phänomene10. Insbesondere faserbasierte modengekoppelte Laser werden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit, Kompaktheit und geringen Kosten häufig als praktisches Werkzeug eingesetzt11.

Um einen modengekoppelten Laser mit hoher Wiederholrate zu erzeugen, sind die üblichen Methoden harmonische Modenkopplung und Verkürzung der Hohlraumlänge. Bei der ersteren Methode ist die Sicherstellung des stabilen Betriebs der harmonischen Modenkopplung mit vielen technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit Supermode-Rauschen verbunden, wie z. B. einem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis und einer Verschlechterung des Puls-Timing-Jitters12. Im Gegensatz zur harmonischen Modenkopplung kann eine Erhöhung der Grundwiederholungsrate bei gleichzeitiger Verkürzung der Hohlraumlänge stabil ultrakurze Impulse mit besserer spektraler Reinheit und besserem Zeitjitter erzeugen13. Faserlaser werden üblicherweise mit einem Fabry-Perot-Hohlraum konstruiert, da einige Komponenten außerhalb des Hohlraums platziert werden können14.

Modenkopplung wird üblicherweise durch nichtlineare Polarisationsentwicklung (NPE)15 und einen echten sättigbaren Absorber (SA)16 realisiert. Die NPE-Technik bietet Vorteile hinsichtlich der Eigenschaften der Pulse, wie z. B. ultrakurze Pulserzeugung und ein breites Spektrum. Allerdings funktioniert der schlüsselfertige Betrieb bei modengekoppelten Lasern auf NPE-Basis kaum. Im Gegensatz zur NPE-Technik bieten SAs, die auf sättigbaren Absorptionsmaterialien basieren und mit Halbleitern17, Kohlenstoffnanoröhren18, Graphen19 und 2D-Materialien20 demonstriert werden, die Vorteile eines schlüsselfertigen Betriebs und einer Selbstmodenkopplung. SAs eignen sich für modengekoppelte Laser mit hoher Wiederholungsrate, da sie nur eine kleine Fläche im Hohlraum benötigen. SA-basierte modengekoppelte Laser werden typischerweise im Solitonenpulsregime betrieben, wo die Nettodispersion des Hohlraums und die Selbstphasenmodulation gut ausbalanciert sind21. Im Vergleich zu NPE-basierten modengekoppelten Lasern haben SA-basierte modengekoppelte Laser jedoch eine breitere Pulsbreite und eine schmalere spektrale Bandbreite. Typischerweise haben SA-basierte modengekoppelte Laser Pulsdauern von einigen Hundert Femtosekunden und spektrale Bandbreiten von einigen Nanometern im C-Band22. Um ein breitbandiges optisches Spektrum und einen ultrakurzen Puls zu erzeugen, wird als gängige Methode die nichtlineare faserbasierte Spektralverbreiterung mit Leistungsverstärkung genutzt. Anstelle der komplizierten und mühsamen Methode der nichtlinearen Spektralverbreiterung ist die Abstimmung der Mittenwellenlänge eines modengekoppelten Lasers eine praktikable Alternative, um mit einem einfachen Ansatz einen breiten Spektralbereich abzudecken.

Abbildung 1 zeigt einen Überblick über die Ergebnisse abstimmbarer modengekoppelter C-Band-Faserlaser hinsichtlich des Abstimmbereichs der Mittenwellenlänge und der Impulswiederholungsrate auf einer logarithmischen Skala18,23,24,25,26,27,28,29,30 ,31,32,33,34,35. Wellenlängenabstimmbare modengekoppelte Faserlaser, die im C-Band arbeiten, wurden mit verschiedenen Möglichkeiten zur Abstimmung der Mittenwellenlänge demonstriert, einschließlich eines abstimmbaren Volumenfilters18,23,26,35, eines intrinsischen Hohlraumdoppelbrechungseffekts24,29,33,34, ein ausziehbares Gitter25, ein um 45° geneigtes Fasergitter27,31, ein Supermode-Interferenzeffekt28 und ein Gitter mit einer Abstimmblende30,32. Bisher wurden abstimmbare modengekoppelte C-Band-Laser nur mit Wiederholungsraten unterhalb des Bereichs von mehreren zehn MHz demonstriert, während der abstimmbare Bereich der Mittenwellenlänge bereits das gesamte C-Band abdeckt. Diese Arten von modengekoppelten Lasern mit einer niedrigen Wiederholungsrate eignen sich für die Laserbearbeitung und Hochleistungsverstärkung, ihre Wiederholungsraten sind jedoch für die meisten frequenzkammbasierten optischen Messanwendungen immer noch zu niedrig13,36.

Zusammenfassung modernster abstimmbarer modengekoppelter C-Band-Laser im Hinblick auf die Wiederholungsrate und den Abstimmbereich im C-Band.

In unserer vorherigen Studie haben wir zum ersten Mal einen modengekoppelten Faserlaser mit weitgehend abstimmbarer Wellenlänge demonstriert, der mit einer Wiederholungsrate von mehr als 100 MHz arbeitet35. Das auf dem Hohlraum von Fabry-Perot basierende optische Design ermöglichte einen modengekoppelten Faserlaser mit hoher Wiederholungsrate und vollständiger C-Band-Abstimmbarkeit. In dieser Studie berichten wir über einen vollständig im C-Band abstimmbaren, modengekoppelten, polarisationserhaltenden, modengekoppelten Faserlaser, der mit einer Grundwiederholungsrate von 250 MHz arbeitet. Dies ist die höchste Wiederholungsrate für einen im C-Band abstimmbaren, modengekoppelten Faserlaser soweit nach unserem besten Wissen. Eine solch hohe Wiederholungsrate erleichtert die Phasensynchronisation oder die Überwachung der optischen Frequenz eines Dauerstrichlasers. Die polarisationserhaltende Faserstruktur ermöglicht einen robusten und schlüsselfertigen Betrieb ohne Polarisationsanpassungen innerhalb des Hohlraums und bietet einen robusten und stabilen Modenkopplungsbetrieb13,22,37. Ein sättigbarer Halbleiter-Absorberspiegel (SESAM), der gemeinhin als gut verifizierter, zuverlässiger und stabiler Modensperrer gilt, wurde sowohl als Endspiegel für den Fabry-Perot-Laserresonator als auch als Gerät zur Realisierung der Modenkopplung mit Drehung genutzt -Tastenbedienung. Um die Laserkavitätslänge zu minimieren, wurde ein massiver optischer Bandpassfilter verwendet. Das Transmissionsband kann einfach durch Ändern des Einfallswinkels des optischen Bandpassfilters38 angepasst werden. Wir beobachteten einen stabilen Modenkopplungszustand mit einer Zentralwellenlänge von 1505 bis 1561 nm. Die Pulsdauern lagen typischerweise zwischen 640 fs und 2,8 ps und die spektralen Bandbreiten (3 dB) lagen typischerweise im Bereich von 0,9 nm bis 5,1 nm. Die gemessenen Ausgangsleistungen lagen unabhängig von der Mittenwellenlänge über 5 mW, was sie für den Einsatz in den meisten Frequenzkammanwendungen ausreichend macht, einschließlich hochpräziser Dimensionsmesstechnik, Breitband-Absorptionsspektroskopie und breitbandiger optischer Frequenzsynthesizer. Noch wichtiger ist, dass erwartet wird, dass das Signal-Rausch-Verhältnis in der optischen Messtechnik verbessert werden kann, da die einzelnen Kammmoden des vorgeschlagenen modengekoppelten Lasers eine deutlich höhere optische Leistung aufweisen können als die Leistungsniveaus früherer Wellenlängenlaser. abstimmbare modengekoppelte Laser.

Abbildung 2a zeigt das optische Layout des vorgeschlagenen C-Band-Wellenlängen-abstimmbaren, modengekoppelten, polarisationserhaltenden Erbium-dotierten Faserlasers. Das Design des Laserhohlraums basiert auf einem linearen Hohlraum vom Fabry-Perot-Fasertyp mit polarisationserhaltender (PM) Faser, um die Polarisation innerhalb des Hohlraums für einen robusten Betrieb aufrechtzuerhalten. Der Laserhohlraum besteht aus einer polarisationserhaltenden Erbium-dotierten Faser (PM EDF, PM-ESF-7/125, Nufern) als Verstärkungsmedium, einem Freiraumteil mit einem optischen Bandpassfilter mit einer 3-dB-Bandbreite von 50 nm (7527: 1550–50 OD4, Alluxa), polarisationserhaltende Singlemode-Faser, und das oben erwähnte SESAM (SAM-1550–23-2 ps, BATOP), das eine entscheidende Komponente für die selbststartende Modenkopplung und für ist die Bestimmung der Pulscharakteristik39. Der 430 mm große Laserhohlraum besteht aus 300 mm PM-EDF mit anomaler Dispersion, 60 mm Standard-PM-Faser und 70 mm Freiraum mit einem optischen Bandpassfilter. Die Round-Trip-Hohlraumdispersion wurde auf -0,015 ps2 geschätzt, was es dem Laser ermöglicht, im Soliton-Modenkopplungszustand zu arbeiten. Der Freiraumteil war ca. 70 mm groß und kann verschoben werden, um die Wiederholungsrate anzupassen. Der Faser-zu-Freiraum-zu-Faser-Kopplungsverlust beträgt weniger als 1 dB (20 %). Der im Freiraumteil installierte optische Bandpassfilter wurde verwendet, um die Mittenwellenlänge des modengekoppelten Lasers durch Anpassung des Einfallswinkels abzustimmen. Wenn der Einfallswinkel des Lichts innerhalb des Hohlraums von der Normalenrichtung weg geneigt ist (oder wenn der Einfallswinkel 0° beträgt), verschiebt sich das Transmissionsspektrum des optischen Bandpassfilters wie folgt zu einer kürzeren Wellenlänge (Blauverschiebung). Gleichung,

Dabei ist λtilt die durchgelassene Wellenlänge, wenn der optische Bandpassfilter in einem Einfallswinkel von θ geneigt ist, λnormal ist die durchgelassene Wellenlänge, wenn der optische Bandpassfilter senkrecht zum einfallenden Licht steht, no ist der Brechungsindex des einfallenden Mediums und neff ist der effektive Brechungsindex des optischen Bandpassfilters. Abbildung 2b zeigt numerische Simulationsergebnisse der Transmissionskurve des in dieser Studie verwendeten optischen Bandpassfilters im Vergleich zum Einfallswinkel. Außerdem wurden die Zentralwellenlängen des modengekoppelten Lasers mit der Transmissionskurve des optischen Bandpassfilters gegenüber dem Einfallswinkel verglichen. Diese Ergebnisse werden im folgenden Abschnitt detaillierter beschrieben.

Aufbau des vollständig im C-Band abstimmbaren modengekoppelten, polarisationserhaltenden Faserlasers: (a) optisches Layout des Laserhohlraums des abstimmbaren modengekoppelten C-Band-Lasers. C: Faserkollimator. BPF: Bandpassfilter, WDM: Wellenlängenmultiplexer, Pump LD: Pumplaserdiode. (b) Transmissionskurve des Bandpassfilters über dem Einfallswinkel. Rote Punkte zeigen die gemessene Mittenwellenlänge des modengekoppelten Lasers im Verhältnis zum Einfallswinkel an.

Die Endspiegel der Laserkavität bestanden aus einer dichroitischen Beschichtung am FC/PC-Anschluss und am SESAM. Beide Endspiegel arbeiteten multifunktional, um die Anzahl optischer Komponenten im Laserhohlraum zu reduzieren und die Länge des Laserhohlraums zu minimieren. Die dichroitische Beschichtung am Ende der polarisationserhaltenden Erbium-dotierten Faser wurde mit 90 % Reflexion und 10 % Transmission bei einer Wellenlänge von 1550 nm und mit 100 % Transmission bei einer Wellenlänge von 980 nm ausgelegt. Die dichroitische Beschichtung fungierte bei einer Wellenlänge von 1550 nm als Ausgangskoppler, war jedoch bei einer Wellenlänge von 980 nm für das optische Pumpen transparent. Der Pumplaser mit einer Wellenlänge von 980 nm traf außerhalb des Laserhohlraums vom PM-Faser-Wellenlängenmultiplexer (WDM) ein und das Ausgangssignal des modengekoppelten Lasers wurde von der dichroitischen Beschichtung als Ausgangskoppler emittiert. Das SESAM, das eine Modulationstiefe von 14 %, einen nicht sättigbaren Verlust von 9 % und eine Relaxationszeitkonstante von 2 ps aufweist, wurde stumpf an den FC/PC-Anschluss der Standard-PM-Faser gekoppelt und fungierte sowohl als Modensperre als auch als Modensperre Endspiegel. In dieser Arbeit schlagen wir trotz des Kopplungsverlusts ein optisches Layout ohne Faserfusionsspleißen vor, wodurch dieses Design für Montage und Wartung vorteilhaft ist.

Bei kürzeren Mittenwellenlängen (1505–1524 nm) startete die Modenkopplung typischerweise von selbst bei einer Pumpleistung von 600 mW, was zu einer Ausgangsleistung von etwa 10 mW führte. Andererseits könnte bei längeren Wellenlängen (1530–1561 nm) eine Pumpleistung von nur 400 mW zu einem Selbststart mit einer Ausgangsleistung von etwa 5 mW führen. Wenn die Modenkopplung beginnt, sendet der vorgeschlagene modengekoppelte Laser Femtosekundenimpulse mit einem zeitlichen Abstand von 4 ns aus, was einer Wiederholungsrate von 250 MHz entspricht, wie in Abb. 3a und b dargestellt. Es wurden stabile Pulszüge des modengekoppelten Lasers über mehr als 2000 ns ohne nennenswerte Amplitudenschwankungen gemessen und ein einzelner Puls deutlich aufgezeichnet, wie in der vergrößerten Ansicht in der Abbildung dargestellt. Abbildung 3c zeigt das HF-Spektrum bei einer Grundwiederholungsrate von 250 MHz, wobei sowohl die Auflösung als auch die Videobandbreite auf 3,3 Hz eingestellt sind. Wir haben ein Signal-Rausch-Verhältnis von 70 dB bei einer Grundwiederholungsrate von 250 MHz gemessen. Wir haben auch das HF-Spektrum während der Wiederholungsratenabstimmung von 249,8 auf 252,2 MHz gemessen, wie im Einschub von Abb. 3c gezeigt.

HF-Domäneneigenschaften des abstimmbaren modengekoppelten C-Band-Lasers: (a) Ausgangsimpulszüge über 2000 ns. (b) Vergrößerte Ansicht von Abb. 2a für 20 ns. (c) HF-Spektrum bei der Grundwiederholungsrate mit einer Auflösungsbandbreite und Videobandbreite von 3,3 Hz. Der Einschub zeigt die Einstellbarkeit der Wiederholrate von 249,8 bis 252,2 MHz bei einer Auflösungsbandbreite und Videobandbreite von 15 kHz.

Die optischen Eigenschaften des modengekoppelten Lasers sind in Abb. 4 beschrieben. Abbildung 4a zeigt die Messergebnisse der optischen Spektren und der Ausgangsleistungen bei der Abstimmung der Mittenwellenlänge von 1505 auf 1561 nm, die das C-Band vollständig abdeckt ( 1530–1565 nm). Beachten Sie, dass dies auch die Absorptionslinie vieler Treibhausgase abdeckt, darunter NH3, C2H2, CO2, HCN und CO. Darüber hinaus kann es mittels der Erzeugung der zweiten Harmonischen die Absorptionslinie von 13C0H2 nahe 1542 nm und 85Rb nahe 778 nm abdecken sind die vom BIPM (Bureau international des poids et mesures)40 empfohlenen Absorptionslinien für den Längenstandard. Wichtig ist, dass die einzelnen Kammmoden des vorgeschlagenen modengekoppelten Lasers aufgrund der hohen Wiederholungsrate eine viel höhere optische Leistung als bisherige wellenlängenabstimmbare modengekoppelte Laser haben können, was ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis ermöglicht. Bei einem Einfallswinkel von 0° zeigte der modengekoppelte Laser typischerweise eine Mittenwellenlänge von 1561 nm, eine 3-dB-Spektralbandbreite von 5,1 nm, eine Pulsdauer (angepasst an die Sech2-Kurve) von 640 fs und eine Ausgangsleistung von 5,1 mW, wie in Abb. 4a und b dargestellt. Da das Transmissionsspektrum des optischen Bandpassfilters durch Vergrößerung des Einfallswinkels zu einer kürzeren Wellenlänge verschoben wurde, wurde auch die Mittenwellenlänge des modengekoppelten Lasers zu einer kürzeren Wellenlänge verschoben, wie in den Abbildungen gezeigt. 2b und 4a. Wir beobachteten die deterministische Erzeugung des modengekoppelten Lasers einfach durch Kippen des Einfallswinkels des Lichts innerhalb der Kavität. Beachten Sie, dass der optische Bandpassfilter auch einen Einfluss auf die Unterdrückung von Kelly-Seitenbändern hatte, obwohl die Bandbreite des optischen Bandpassfilters deutlich größer war als die spektrale Bandbreite des modengekoppelten Lasers41. Für stabile Modenkopplungszustände lag die Ausgangsleistung typischerweise zwischen 5 und 9 mW, mit Ausnahme eines bestimmten Bereichs, in diesem Fall 1516 nm bis 1524 nm. Der Gewinn der Er-dotierten Faser war bei kürzeren Wellenlängen von 1505 nm bis 1524 nm42 gering. Bei Erhöhung der Wellenlänge wurde die Ausgangsleistung aufgrund der höheren Verstärkung schrittweise von 6 auf 15 mW erhöht.

Optische Eigenschaften des abstimmbaren modengekoppelten C-Band-Lasers: (a) Spektrale Eigenschaften, gemessen mit einem optischen Spektrumanalysator von 1500 bis 1580 nm. Der obere Teil zeigt die Ausgangsleistung im Moment des Selbststarts bzw. bei minimaler Pumpenleistung. Der untere Teil zeigt mehrere wichtige Absorptionslinien auf der C-Band-Wellenlänge. SHG: Second Harmonic Generation (b) Optische Autokorrelationsmessung zur Auswertung der Pulsdauern.

Die optischen Spektren im gesamten Bereich der Zentralwellenlänge waren gut an die Sech2-Kurve angepasst, was auf typische Solitonenpulse hinweist. Abbildung 5 zeigt Beispiele des optischen Spektrums (graue Farbe) mit der Sech2-Kurvenanpassung (rote Farbe) und der Gaußschen Kurvenanpassung (blaue Farbe) zum Vergleich. Wie in Abb. 5a – c gezeigt, stimmten die gemessenen Spektren des modengekoppelten Lasers sowohl mit der Sech2-Kurve als auch mit der Gaußschen Kurve in der Nähe der Mittelwellenlängen gut überein. Weit entfernt von der zentralen Wellenlänge stimmten die gemessenen Spektren jedoch nicht gut mit der Gaußschen Kurve, sondern nur mit der Sech2-Kurve überein. Dies zeigt deutlich, dass der vorgeschlagene Laser im Soliton-Modenkopplungsbereich arbeitete.

| Kurvenanpassungen einiger Beispiele des optischen Spektrums an Gauß- und Sech2-Kurven: Ergebnisse der Kurvenanpassung für die Zentralwellenlängen von (a) 1505 nm, (b) 1527 nm und (c) 1561 nm.

In Abbildung 6 werden das Zeitbandbreitenprodukt, die Impulsdauer und die 3-dB-Spektralbandbreite des optischen Spektrums für jede Zentralwellenlänge quantitativ detaillierter dargestellt. Die Pulsdauern lagen typischerweise zwischen 640 fs und 2,8 ps unter der Annahme einer Sech2-Pulsform, während die spektralen 3-dB-Bandbreiten zwischen 0,9 und 5,1 nm lagen. Sie scheinen jedoch nicht von der Mittenwellenlänge abhängig zu sein. Das Zeitbandbreitenprodukt, definiert als das Produkt aus Zeit und Spektral, lag typischerweise nahe bei 0,315, was transformationsbegrenzten Sech2-Impulsen entspricht. Für einige Zentralwellenlängen wurden Zeitbandbreitenprodukte von mehr als 0,315 beobachtet, wie in früheren Studien18,23,30 berichtet, was wahrscheinlich durch wellenlängenabhängige Bedingungen innerhalb des Hohlraums wie Hohlraumverlust, Verstärkung, Dispersion und SESAM verursacht wird.

Zusammenfassung der optischen Eigenschaften des abstimmbaren modengekoppelten C-Band-Lasers. Der obere Abschnitt, der mittlere Abschnitt und der untere Abschnitt zeigen jeweils das Zeitbandbreitenprodukt, die Impulsdauer und die optische 3-dB-Bandbreite.

In diesem Artikel haben wir einen auf einem Fabry-Perot-Linearhohlraum basierenden, wellenlängenabstimmbaren, modengekoppelten, polarisationserhaltenden Faserlaser im C-Band vorgeschlagen und demonstriert. Mit einem modifizierten Laserhohlraumdesign unter Verwendung des Bulk-Bandpassfilters in unserer vorherigen Studie konnten wir die Wiederholungsrate drastisch von 125 MHz unserer vorherigen Studie35 auf 250 MHz steigern, was die höchste Wiederholungsrate für einen abstimmbaren modengekoppelten C-Band-Laser darstellt soweit nach unserem besten Wissen. Ein großer Wellenlängenbereich von 1505 nm bis 1561 nm wurde mit dem schlüsselfertigen Betrieb der Soliton-Modenkopplung erfolgreich realisiert, indem einfach der Einfallswinkel des Intra-Resonator-Lichts im Resonator angepasst wurde. Dieser einfache Aufbau ermöglicht einen stabilen und robusten Betrieb des vorgeschlagenen Lasers in der Praxis. Der vorgeschlagene Laser hat eine Wiederholungsrate von 250 MHz, was gut genug ist, um in den meisten hochpräzisen Frequenzkammanwendungen genutzt zu werden, wie z. B. hochpräzise optische Dimensionsmesstechnik, Breitbandspektroskopie und optische Kommunikation mit hoher Kapazität. Noch wichtiger ist, dass die bemerkenswert hohe optische Leistung der einzelnen Kammmoden im Gegensatz zu herkömmlichen Kämmen eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses ermöglichen und damit Aufgaben ermöglichen wird, die bisher in verschiedenen Anwendungen nur schwer durchführbar waren.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Diddams, SA, Vahala, K. & Udem, T. Optische Frequenzkämme: Das elektromagnetische Spektrum kohärent vereinen. Wissenschaft 369, eaay3676 (2020).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kim, J., Cox, JA, Chen, J. & Kartner, FX Driftfreie Femtosekunden-Timing-Synchronisation entfernter optischer und Mikrowellenquellen. Nat. Photon. 2(12), 733–736 (2008).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Picque, N. & Hansch, TW Frequenzkammspektroskopie. Nat. Photon. 13(3), 146–157 (2019).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Nakamura, T. et al. Kohärente optische Taktabwärtskonvertierung für Mikrowellenfrequenzen mit 10–18 Instabilität. Science 368, 889–892 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Coddington, I., Swann, WC, Nenadovic, L. & Newbury, NR Schnelle und präzise absolute Distanzmessungen aus großer Entfernung. Nat. Photon. 3(6), 351–356 (2009).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Jang, Y.-S. et al. Kammreferenziertes Laser-Distanzinterferometer für die industrielle Nanotechnologie. Wissenschaft. Rep. 6, 31770 (2016).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Jin, J. Dimensionsmesstechnik mit dem optischen Kamm eines modengekoppelten Lasers. Mess. Wissenschaft. Technik. 27(2), 022001 (2016).

Artikel ADS Google Scholar

Jang, Y.-S. et al. Nanometrische Präzisionsentfernungsmesstechnik mittels hybrider spektral aufgelöster und homodyner Interferometrie in einem einzelnen Solitonenfrequenz-Mikrokamm. Physik. Rev. Lett. 126(2), 023903 (2021).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Yamagiwa, M. et al. Multikaskadenverknüpfte digitale Holographie mit synthetischer Wellenlänge unter Verwendung eines optisch kammreferenzierten Frequenzsynthesizers. Opt. Express 26(20), 26292–26306 (2018).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Li, Y. et al. „Echtzeit-Übergangsdynamik und Stabilität von dispersionsgesteuerten Frequenzmikrokämmen im Chip-Maßstab“. Lichtwissenschaft. Appl. 9, 52 (2020).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fermann, ME & Ingmar, H. Ultraschnelle Faserlaser. Nat. Photon. 7(11), 868–874 (2013).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Sobon, G., Sotor, J. & Abramski, KM Passive harmonische Modenkopplung in Er-dotierten Faserlasern basierend auf einem sättigbaren Graphenabsorber mit auf 2,22 GHz skalierbaren Wiederholungsraten. Appl. Physik. Lette. 100(16), 161109 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Sinclair, LC et al. Betrieb eines optisch kohärenten Frequenzkamms außerhalb des Messlabors. Opt. Express 22(6), 6996–7006 (2014).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Martinez, A. & Yamashita, S. 10-GHz-Grundmode-Faserlaser mit einem sättigbaren Graphenabsorber. Appl. Physik. Lette. 101(4), 041118 (2012).

Artikel ADS Google Scholar

Tamura, K., Ippen, EP, Haus, HA & Nelson, LE 77-fs-Pulserzeugung aus einem modengekoppelten Vollfaser-Ringlaser mit gestreckten Pulsen. Opt. Lette. 18(13), 1080–1082 (1993).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Keller, U. et al. Verlustarmer Festkörper-Sättigungsabsorber innerhalb des Hohlraums für Nd:YLF-Laser: Ein antiresonanter Fabry-Perot-Halbleiter-Sättigungsabsorber. Opt. Lette. 17(7), 505–507 (1992).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Keller, U. et al. Sättigbare Halbleiter-Absorberspiegel (SESAMs) für die Femtosekunden- bis Nanosekunden-Pulserzeugung in Festkörperlasern. IEEE J. Sel. Spitze. Quantenelektron. 2(3), 435–453 (1996).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Wang, F. et al. Breitbandig abstimmbarer, modengekoppelter Nanoröhren-Faserlaser. Nat. Nanotechnologie. 3(12), 738–742 (2008).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Bao, Q. et al. Atomlagengraphen als sättigbarer Absorber für ultraschnelle gepulste Laser. Adv. Funktion. Matte. 19(19), 3077–3083 (2009).

Artikel CAS Google Scholar

Jhon, YI et al. Metallischer, sättigbarer MXene-Absorber für modengekoppelte Femtosekundenlaser. Adv. Matte. 29(40), 1702496 (2017).

Artikel Google Scholar

Kartner, FX, Jung, ID & Keller, U. Soliton-Modenkopplung mit sättigbaren Absorbern. IEEE J. Sel. Spitze. Quantenelektron. 2(3), 540–556 (1996).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Jang, H. et al. Polarisationserhaltender linearer Resonator-Femtosekundenlaser mit Er-dotierter Faser. Laserphysik. Lette. 12(10), 105102 (2015).

Artikel ADS Google Scholar

Sun, Z. et al. Ein stabiler, breitbandig abstimmbarer, nahezu transformationsbegrenzter, graphenmodengekoppelter, ultraschneller Laser. Nano Res. 3(9), 653–660 (2010).

Artikel CAS Google Scholar

Meng, Y. et al. Modengekoppelter Er:Yb-dotierter Doppelmantel-Faserlaser mit 75-nm-Abstimmbereich. Opt. Lette. 40(7), 1153–1156 (2015).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Wang, J., Ping Zhang, A., Shen, YH, Tam, H.-Y. & Wai, PKA Weitgehend abstimmbarer modengekoppelter Faserlaser mit Kohlenstoffnanoröhren und LPG-W-förmigem Filter. Opt. Lette. 40(18), 4329–4332 (2015).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Li, D. et al. In Wellenlänge und Pulsdauer einstellbarer ultraschneller Faserlaser, modengekoppelt mit Kohlenstoffnanoröhren. Wissenschaft. Rep. 8, 2738 (2018).

Artikel ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zou, C. et al. Wellenlängenabstimmbarer, passiv modengekoppelter Erbium-dotierter Faserlaser auf Basis von Kohlenstoffnanoröhren und einem um 45° geneigten Fasergitter. Opt. Komm. 406, 151–157 (2017).

Artikel ADS Google Scholar

Jiang, X. et al. Wellenlängenabstimmbarer modengekoppelter Allfaserlaser basierend auf Supermode-Interferenz in einer siebenadrigen Faser. Appl. Opt. 57(23), 6768–6771 (2018).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Wu, P. et al. Wellenlängenabstimmbarer, passiv modengekoppelter Vollfaserlaser bei 1,5 μm. Appl. Opt. 58(19), 5143–5147 (2019).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Nyushkov, B., Kobtsev, S., Antropov, A., Kolker, D. & Pivtsov, V. Femtosekunden-78-nm-abstimmbarer Er: Faserlaser basierend auf einer tropfenförmigen Resonatortopologie. J. Light Tech. 37(4), 1359–1363 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Lu, B. et al. Weitgehend wellenlängenabstimmbarer modengekoppelter Faserlaser basierend auf einem um 45° geneigten Fasergitter und einer polarisationserhaltenden Faser. J. Light Tech. 37(14), 3571–3578 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Wang, W. et al. Abstimmbarer modengekoppelter Erbium-dotierter Faserlaser basierend auf einem digitalen Mikrospiegelgerät. Appl. Opt. 59(11), 3440–3446 (2020).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Armas-Rivera, I. et al. Abstimmbarer passiver modengekoppelter Erbium-dotierter Faserlaser mit breiter Wellenlänge und einem SESAM. Opt. Lasertechnik. 134, 106593 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Tsai, L.-Y., Li, Z.-Y., Lin, J.-H., Song, Y.-F. & Zhang, H. Wellenlängenabstimmbarer passiv-modengekoppelter Er-dotierter Faserlaser auf Basis von Graphenoxid-Nanoplättchen. Opt. Lasertechnik. 140, 106932 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Jang, Y.-S., Park, J. & Jin, J. Er-dotierter Fasermodenlaser mit linearem Resonator und großer Wellenlängenabstimmbarkeit. Appl. Opt. 61(34), 10116–10120 (2022).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Kim, W. et al. Absolute Laserentfernung durch Flugzeitmessung ultrakurzer Lichtimpulse [eingeladen]. J. Opt. Soc. Bin. A 37(9), B27–B35 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Hänsel, W. et al. Vollständig polarisationserhaltende Faserlaserarchitektur für eine robuste Femtosekunden-Pulserzeugung. Appl. Physik. B 123(1), 41 (2017).

Artikel ADS Google Scholar

Lumeau, J., Lemarchand, F., Begou, T., Arhilger, D. & Hagedorn, H. Winkelabstimmbarer Bandpassfilter: Design, Herstellung und Charakterisierung. Opt. Lette. 44(7), 1829–1832 (2019).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Jang, Y.-S. et al. Weltraumstrahlungstest eines sättigbaren Absorbers für Femtosekundenlaser. Opt. Lette. 39(10), 2831–2834 (2014).

Artikel ADS PubMed Google Scholar

Quinn, TJ Praktische Umsetzung der Definition des Messgeräts, einschließlich empfohlener Strahlungen anderer optischer Frequenzstandards (2001). Metrologia 40(2), 103–133 (2003).

Artikel ADS MathSciNet Google Scholar

Tao, J. et al. Seitenbandfrei abstimmbarer und schaltbarer modengekoppelter Dual-Wellenlängen-Faserlaser basierend auf dem Lyot-Filter und spontanen Strahlungsspitzen. Opt. Express 30(10), 17465–17475 (2022).

Artikel ADS CAS PubMed Google Scholar

Giles, CR & Desurvire, E. Modellierung erbiumdotierter Faserverstärker. J. Licht. Technol. 9(2), 271–283 (1991).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Referenzen herunterladen

Die Autoren danken dem Korea Research Institute of Standards and Science (23011041, 22011230) für ihre Unterstützung.

Length Group, Korea Research Institute of Standards and Science, Daejeon, 34113, Republik Korea

Yoon-Soo Jang, Jungjae Park & ​​​​Jonghan Jin

Hauptfach Präzisionsmessung, Universität für Wissenschaft und Technologie, Daejeon, 34113, Republik Korea

Jungjae Park & ​​​​Jonghan Jin

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Y.-SJ entwarf und leitete die Arbeit. Y.-SJ führte die Experimente durch. Y.-SJ, JP und JJ führten die Analyse der Messdaten durch. Y.-SJ und JJ haben das Manuskript erstellt. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Korrespondenz mit Jonghan Jin.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Jang, YS., Park, J. & Jin, J. Vollständig im C-Band wellenlängenabstimmbarer, modengekoppelter, polarisationserhaltender Faserlaser mit einer Wiederholrate von 250 MHz. Sci Rep 13, 3623 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-30532-z

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Eingegangen: 16. Dezember 2022

Angenommen: 24. Februar 2023

Veröffentlicht: 3. März 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-30532-z

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