Saltar al contenido principal

# 9.4: Peines de Frecuencia Láser de Femtosegundo

$$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$$

$$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$$

$$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$ $$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$

( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) $$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$

$$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$ $$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$

$$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$ $$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$

$$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$

$$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$

$$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$$

$$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$

$$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$$

$$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$$

$$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$$

$$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$$

$$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$$

$$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$$

$$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$$

$$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$ $$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$$

$$\newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow$$

$$\newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow$$

$$\newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$$

$$\newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}}$$

$$\newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}}$$

$$\newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}}$$

$$\newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}}$$

$$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$$

$$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$$

$$\newcommand{\avec}{\mathbf a}$$ $$\newcommand{\bvec}{\mathbf b}$$ $$\newcommand{\cvec}{\mathbf c}$$ $$\newcommand{\dvec}{\mathbf d}$$ $$\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}$$ $$\newcommand{\evec}{\mathbf e}$$ $$\newcommand{\fvec}{\mathbf f}$$ $$\newcommand{\nvec}{\mathbf n}$$ $$\newcommand{\pvec}{\mathbf p}$$ $$\newcommand{\qvec}{\mathbf q}$$ $$\newcommand{\svec}{\mathbf s}$$ $$\newcommand{\tvec}{\mathbf t}$$ $$\newcommand{\uvec}{\mathbf u}$$ $$\newcommand{\vvec}{\mathbf v}$$ $$\newcommand{\wvec}{\mathbf w}$$ $$\newcommand{\xvec}{\mathbf x}$$ $$\newcommand{\yvec}{\mathbf y}$$ $$\newcommand{\zvec}{\mathbf z}$$ $$\newcommand{\rvec}{\mathbf r}$$ $$\newcommand{\mvec}{\mathbf m}$$ $$\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}$$ $$\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}$$ $$\newcommand{\real}{\mathbb R}$$ $$\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}$$ $$\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}$$ $$\newcommand{\bcal}{\cal B}$$ $$\newcommand{\ccal}{\cal C}$$ $$\newcommand{\scal}{\cal S}$$ $$\newcommand{\wcal}{\cal W}$$ $$\newcommand{\ecal}{\cal E}$$ $$\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}$$ $$\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}$$ $$\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}$$ $$\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}$$ $$\newcommand{\row}{\text{Row}}$$ $$\newcommand{\col}{\text{Col}}$$ $$\renewcommand{\row}{\text{Row}}$$ $$\newcommand{\nul}{\text{Nul}}$$ $$\newcommand{\var}{\text{Var}}$$ $$\newcommand{\corr}{\text{corr}}$$ $$\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}$$ $$\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}$$ $$\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}$$ $$\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}$$ $$\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}$$ $$\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}$$ $$\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}$$ $$\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}$$ $$\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}$$ $$\newcommand{\lt}{<}$$ $$\newcommand{\gt}{>}$$ $$\newcommand{\amp}{&}$$ $$\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}$$

Sin embargo, la fórmula (9.3.7) puede ser utilizada para el control del peine de frecuencia óptica de un láser de femtosegundos mediante el control de la longitud de la cavidad y la energía del pulso intracavidad, a través de la potencia de la bomba. Según la Figura 9.2 cada línea del peine óptico determinada por

$f_m = f_{CE} + mf_R. \nonumber$

Tenga en cuenta que si el láser de femtosegundos emite un espectro que cubre más de una octava, entonces se puede frecuentar doble parte del peine a bajas frecuencias y golpearlo con la parte de alta frecuencia correspondiente del peine en un fotodetector, ver Figura 9.5 El resultado es una señal de latido fotodector que consiste en discreta líneas en las frecuencias de latido

$f_k = kf_R \pm f_{CE} \nonumber$

Este método para determinar la frecuencia de desplazamiento de envolvente portadora se denomina interferometría f a 2f. La frecuencia de desplazamiento de envolvente portadora se puede extraer con filtros y sincronizarse con un oscilador local o con una fracción de la tasa de repetición del láser, por ejemplo$$f_R/4$$.

La Figura 9.6 muestra la configuración de un láser de octava que abarca 200 MHz TI:zafiro donde la frecuencia de desplazamiento de envolvente de portadora$$f_{CE}$$ se bloquea a un oscilador local a 36 MHz usando el método de autorreferencia f-a-2f [6]

La salida espectral de este láser se muestra en la Figura 9.7. Los componentes espectrales en 1140 se retrasan adecuadamente en una línea de retardo de espejo chirped contra los componentes espectrales a 570 nm. El rango de 1140 nm se duplica en frecuencia en un cristal BBO de 1mm y la frecuencia duplicó la luz junto con

Imagen eliminada debido a restricciones de derechos de autor.

Por favor vea:
Mucke, Oliver, et al. “Ti Auto-Referenciado de 200 MHz que abarca octavas: Láser de zafiro con fluctuación de fase de envolvente de portadora de 50 attosegundos”. Optics Express 13, núm. 13 (junio de 2005): 5163-5169.

Figura 9.6: Láser TI:zafiro de expansión de octavas de 200 MHz estabilizado en fase de envolvente portadora. El propio láser de femtosegundos se encuentra dentro de la zona gris. AOM, modulador acusto-óptico; S, espejo final plateado; OC, espejo de acoplamiento de salida; PBS, cubo divisor de haz polarizador; PMT, tubo fotomultiplicador; PD, detector de fase digital; LF, filtro de bucle; VSA, analizador de señales vectoriales. La frecuencia de envolvente de portadora está bloqueada en fase a 36 MHz.

Imagen eliminada debido a restricciones de derechos de autor.

Por favor vea:
Mucke, Oliver, et al. “Ti Auto-Referenciado de 200 MHz que abarca octavas: Láser de zafiro con fluctuación de fase de envolvente de portadora de 50 attosegundos”. Optics Express 13, núm. 13 (junio de 2005): 5163-5169. Usado con permiso.

Figura 9.7: Espectro de salida del láser Ti:zafiro en una escala lineal (curva negra) y en una escala logarítmica (curva gris). Las longitudes de onda 570 y 1140 nm utilizadas para la autorreferencia se indican mediante dos líneas discontinuas.

Imagen eliminada debido a restricciones de derechos de autor.

Por favor vea:
Mucke, Oliver, et al. “Ti Auto-Referenciado de 200 MHz que abarca octavas: Láser de zafiro con fluctuación de fase de envolvente de portadora de 50 attosegundos”. Optics Express 13, núm. 13 (junio de 2005): 5163-5169.

Figura 9.8: Espectro de potencia de radiofrecuencia medido con un ancho de banda de resolución de 100 kHz (RBW). El pico en la frecuencia de desplazamiento de frecuencia de envolvente portadora exhibe una relación señal/ruido de ~35 dB.

Imagen eliminada debido a restricciones de derechos de autor.

Por favor vea:
Mucke, Oliver, et al. “Ti Auto-Referenciado de 200 MHz Octave-Spanning: Láser de Zafiro con 50 Attosegundos

Jitter de fase de envolvente de portadora”. Optics Express 13, núm. 13 (junio de 2005): 5163-5169.

Figura 9.9: Densidad espectral de potencia de ruido de fase de envolvente de portadora (izquierda) y fluctuación de fase integrada (derecha) dando como resultado solo 45 como fluctuación de temporización de envolvente portadora acumulada.

## Bibliografía

[1] H.A. Haus y A. Mecozzi: Ruido de láseres de modo bloqueado, IEEE J. Quan- tum Electron. 29, 983-996 (1993).

[2] S. Namiki y H. A. Haus: “Observación de jitter de tim- ing casi quantum-limited en un láser P-APM de anillo todo de fibra”, J. del Opt. Soc. de Am. B., 13, 2817-2823 (1996).

[3] S. Namiki y H. A. Haus: “Ruido del láser de anillo de fibra de pulso estirado: Parte I—Teoría”, IEEE J. de Quantum Electronics, 33, 640-659 (1997).

[4] Ch. Xu, S. Namiki, H. A. Haus: “Ruido en el láser de fibra de pulso rayado: Parte II — Experimentos”, IEEE J. de Quantum Electronics, 33, 660-668 (1997).

[5] H.A. Haus y E.P. Ippen: Velocidad de grupo de solitones, Opt. Let. 26, 1654-1656 (2001)

[6] D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, y S. T. Cundiff, Ciencia 288, 635 (2000).

This page titled 9.4: Peines de Frecuencia Láser de Femtosegundo is shared under a CC BY-NC-SA 4.0 license and was authored, remixed, and/or curated by Franz X. Kaertner (MIT OpenCourseWare) via source content that was edited to the style and standards of the LibreTexts platform.