[论文解读] Multi-optical comb metrology using relative carrier envelope phase control and demonstration for arbitrary polarization modulation

Akifumi Asahara, Kaoru Minoshima|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2017

Advanced Fiber Laser Technologies参考文献 22被引用 3

一句话总结

本文提出一种利用相对载波包络相位（CEP）控制的多光学梳频测量技术，以实现任意偏振调制。通过精确调控两梳之间的频率偏移，作者展示了相干生成与检测偏振调制梳信号，从而实现针对先进计量应用的快速、精确且灵活的相干控制。

ABSTRACT

We propose a novel measurement technique that exploits the high coherent controllability of multi-comb systems, which corresponds to a generalization of the frequency control between the comb sources. In this paper, we particularly focus on the arbitrary relative carrier envelope phase (CEP) control through the relative offset frequency of two combs. We successfully demonstrate polarization-modulated comb generation and its coherent detection in the developed system. The proof-of-principle experiment indicates the potential of multi-comb systems, enabling a rapid, precise, and arbitrary coherent modulation method utilized for a wide variety of metrological applications.

研究动机与目标

• 开发一种新颖的多梳频测量技术，利用光学频率梳的高相干可控性。
• 通过精确调节两梳之间的频率偏移，实现任意相对载波包络相位（CEP）控制。
• 在多梳系统中实现相干的偏振调制梳信号生成与检测。
• 为多样化计量应用提供快速、精确且灵活的相干调制能力。

提出的方法

• 该方法采用两个具有独立控制载波包络相位的光学频率梳。
• 通过稳定两梳之间频率偏移差，实现相对CEP控制。
• 通过相干方式调制两梳之间的相对相位，实现偏振调制。
• 采用保偏光纤的平衡检测方案，实现对偏振调制梳信号的相干检测。
• 系统采用马赫-曾德尔干涉仪结构，以稳定和控制两梳之间的相对相位。
• 理论分析与实验验证共同证实了相对CEP及偏振调制的稳定性与可控性。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过频率偏移调节，在两台光学梳之间实现相对载波包络相位控制？
• RQ2 能否利用多梳系统相干生成任意偏振调制？
• RQ3 所生成的偏振调制梳信号的稳定性和精度如何？
• RQ4 该系统能否为实际计量应用提供快速且灵活的相干调制？

主要发现

• 作者成功通过两梳之间的相对CEP控制，实现了偏振调制梳的相干生成。
• 通过精确的频率偏移调节，系统实现了稳定且任意的相对载波包络相位控制。
• 实验验证了对偏振调制信号的相干检测，证实了调制的完整性。
• 原理验证实验证实了利用多梳系统实现快速、精确且任意相干调制的可行性。
• 该技术为光学频率梳开辟了新型相干控制方式，拓展了其在计量领域的应用潜力。
• 该方法具有可扩展性，并可适配于多种光学测量与传感应用。