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超强激光科学卓越创新简报

(第二百五十七期)

2022年3月22日

上海光机所在超低噪声单频光纤激光器研究方面取得新进展

　　近期，中科院空间激光信息传输与探测技术重点实验室在超低噪声单频光纤激光器研究方面取得进展，基于腔内双折射效应形成频率参考，成功实现单频光纤激光器的频率稳定。该技术有望克服传统激光器频率稳定技术复杂昂贵的限制，有效推动低噪声单频光纤激光器及激光雷达、光钟、光纤传感应用从实验室环境走向实际工程应用领域。相关论文发表在IEEE Journal of Lightwave Technology.

　　近年来，随着激光频率稳定技术的迅速发展，低噪声单频光纤激光器广泛应用于光原子钟、引力波探测等科技领域。然而，目前常用的高精度频率稳定技术需要价格昂贵，体积较大的高稳腔、吸收池等作为频率参考，并通过复杂的电学/光学反馈技术，这严重限制了光钟，相干探测等领域从实验室环境走向真正工程应用。因此，低成本、高鲁棒性、高集成化的光纤激光器频率稳定技术研究具有重要的意义。

　　研究团队利用激光腔内双模的拍频信号与绝对光频信号的对应关系,并通过对光纤激光器谐振腔等效热膨胀系数的控制，成功在激光谐振腔内构建频率参考效应，利用拍频信号的频率锁相实现高频率稳定度且中心频率可调谐的激光输出。通过理论推导和实验研究，实现了频率波动从0.41pm至10kHz的大幅度抑制，波长稳定性能显著优于主流高性能商用光纤激光器产品，达到典型主动频率稳定技术的噪声水平。相关研究工作还对自反馈机制下的环境鲁棒性等性能进行了全面的研究测试，证实了该技术的先进性。

　　相关研究得到国家重点研发计划，国家自然科学基金、上海市自然科学基金、中科院B类先导专项等项目的支持。

　　原文链接

图1 激光器频率波动阿伦方差结果及与商用激光器的对比

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