锁模飞秒激光器：光频梳技术的黄金标准

更新时间：2026-01-08

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基于锁模飞秒激光器构建的光频梳系统的优点是功率高，波长覆盖范围宽，工作稳定，是现在商品化程度*高的一类光频梳架构。瑞士Menhir公司，美国Octave公司与加拿大Waxwing公司联合起来，可以让用户非常方便且经济的组建起一套快速锁定，平稳工作，可扩展性强的光频梳系统。最终搭建的光频梳内视图下：

图1. 基于Menhir-1550的400MHz光频梳系统内部

以图1为例，可见整套光频梳系统可以布置在一个小于300*450mm尺寸的面包板上，包含一台1555nm波长，>80mW平均功率输出，200fs脉冲宽度，400MHz高重复频率的Menhir-1550光纤飞秒激光器，其单发脉冲能量200pJ正好匹配美国Octave公司COSMO (Comb-Offset Stabilization Module)模组，COSMO 是一个即插即用型的一体式fceo检测模块；其输出的几百MHz带宽的fceo信号经过射频信号低通滤波器，射频信号放大器和射频信号分频器处理为60MHz带宽后，接驳加拿大Waxwing公司的CLB( Comb Lock Box), 即可自动给出反馈信号施加到Menhir-1550锁模飞秒光纤激光器上实现闭环反馈。

示例的光频梳的fceo锁定的残余相位噪声的均方根值小于0.2 rad [ 1kHz-10MHz] ,反馈环路的带宽接近30kHz，从而有效抑制了噪声，确保了光梳系统的稳定性和可靠性。此外CLB锁定盒还另有出口可用于微调并锁定光频梳的重复频率frep即光频梳的梳齿间距。

图2. 基于Menhir-1550的400MHz光纤飞秒激光器实现fceo锁定

相关核心设备的参数

1. 瑞士Menhir 公司的Menhir-1550锁模光纤飞秒激光器

型号	MENHIR-1550	MENHIR-1550+
类型	光纤飞秒振荡器	振荡器+放大器
平均功率	50mW	可达 2W
脉冲能量	>0.05nJ	可达 1nJ
重复频率	标准：0.216, 0.25, 0.4, 1 , 1.25 , 2, 2.5GHz 可订制：100MHz-2.5GHz范围内指定重频
中心波长	1555nm+/-10nm
带宽	>10nm
脉宽	<250 fs, 变换极限
输出	光纤(FC/APC保偏),或自由光
光束质量：	M²<1.05
振幅噪声：	<0.1%(1h), <0.05%[1Hz-10MHz]
时间抖动	<30fs (1kHz-10MHz)
能耗	<10W	<50W
电源	5V/2A DC	24V/2A DC
工作温度	5 oC 到45 oC
工作湿度	<80% 无结露环境
控制器	无需控制器，一键启动
模拟接口	触发，警报，状态，功率调制，Interlock
数字接口	USB，RS232
可选项	frep/fceo电调,射频输出,宇航级,OEM型, 220VAC

2. COSMO模块：美国Octave Photonics公司COSMO模块

COSMO的英文全称 Comb-Offset Stabilization Module，

COSMO 模块	参数
输入飞秒激光中心波长	~1560 nm
CEO检测所需*低脉冲能量	一般只需150 pJ 最多只需200 pJ
*大输入能量	1nJ
输入激光的推荐脉宽	<250 fs
输入光纤	PM1550
输入光纤接头	FC/APC
电信号输出接头	SMA
COSMO模块尺寸	57x35x17 mm
工作能耗	0.6 W (50 mA @12 V)
COSMO模块重量	70 g
COSMO模块工作温度	5 to 40 C
CEO检测信噪比	>35 dB(300 kHz RBW)

3. CLB光梳锁定盒: 加拿大Waxwing Instruments公司

CLB光梳锁定盒包含接收，反馈与控制的电子学硬件和计算机软件。请参考以下的示意图：

参考文章： Menhir Photonics : Compact Frequency Comb Stabilization

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