基于光外差探测的自由运行双光梳激光亚阿秒分辨率时序抖动表征
仪器与探测器
2022-02-16 v3 光学
摘要
双光梳系统发出的脉冲序列被设计为具有较低的相对时序抖动，使其可用于光学测距和光谱学等多种光学测量技术。然而，低抖动双光梳系统的表征具有挑战性，因为它需要高灵敏度的测量技术。受此挑战启发，我们开发了一种基于光外差探测的方法来测量两列脉冲序列的相对时序抖动。该方法适用于具有任意重复频率差的双光梳系统。此外，所提方法允许对采样率进行连续精确跟踪。为演示该技术，我们对来自自由运行偏振复用腔的单模二极管泵浦Yb:CaF2双光梳激光进行了详细表征。该新激光产生115 fs脉冲，重复频率160 MHz，每个光梳平均功率130 mW。两列脉冲序列间相对时序抖动的探测噪声底达到8.0×10^{-7} fs^2/Hz (~896 zs/√Hz)，在100 Hz至1 MHz积分时相对均方根（rms）时序抖动为13 fs。该性能表明所演示的激光与实用的双光梳光谱、测距和采样应用高度兼容。此外，我们的结果表明，该相对时序噪声测量技术能够表征自由运行模式或具有有限重复频率差的双光梳系统，同时提供亚阿秒分辨率，这是此前任何其他方法都无法实现的。
引用
@article{arxiv.2111.06085,
title = {Timing jitter characterization of free-running dual-comb laser with sub-attosecond resolution using optical heterodyne detection},
author = {Sandro L. Camenzind and Daniel Koenen and Benjamin Willenberg and Justinas Pupeikis and Christopher R. Phillips and Ursula Keller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.06085},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 6 figures, 78 references; typos corrected, layout adjusted