南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院徐飛教授團(tuán)隊(duì)在光纖激光技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，提出了一種基于偏振復(fù)用的單腔光纖激光器架構(gòu)，通過(guò)集成多功能器件FDCM（光纖耦合雙梳反射鏡），成功實(shí)現(xiàn)了GHz量級(jí)諧波雙梳的穩(wěn)定輸出。該方案將傳統(tǒng)單腔光纖雙梳的等效重頻差（Δfrep）提升至244kHz，較現(xiàn)有技術(shù)提高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，為高速測(cè)量領(lǐng)域提供了低成本、高集成度的解決方案。
    

    光纖雙梳技術(shù)因其相干性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)，在光譜分析、精密測(cè)距等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)單腔光纖雙梳受限于腔長(zhǎng)差異，重頻差僅為數(shù)十Hz至數(shù)十kHz，難以滿足高速動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的需求。相比之下，回音壁微腔雖可實(shí)現(xiàn)GHz級(jí)重頻差，但光纖體系因增益和集成限制，突破高重頻差瓶頸仍面臨挑戰(zhàn)。本研究通過(guò)引入異步諧波鎖模機(jī)制，結(jié)合偏振復(fù)用技術(shù)，在單腔光纖架構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高重頻差雙梳的穩(wěn)定輸出，為高速測(cè)量技術(shù)提供了新范式。

    技術(shù)方案
    研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于FabryPerot光纖腔的激光器系統(tǒng)，集成分布式布拉格反射鏡（DBR）、摻鉺光纖（EDF）和光纖耦合雙梳反射鏡（FDCM）。FDCM作為核心器件，兼具偏振多路復(fù)用和被動(dòng)鎖模功能，通過(guò)調(diào)整腔內(nèi)偏振方向和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡（SESAM）的位置，實(shí)現(xiàn)了正交偏振光強(qiáng)的精確控制。

    工作原理：
    1.偏振分離與調(diào)控：通過(guò)雙折射晶體分離正交偏振態(tài)，調(diào)節(jié)SESAM與晶體間距，動(dòng)態(tài)分配光強(qiáng)。
    2.異步諧波鎖模：激發(fā)兩組鎖模脈沖，利用最小公倍數(shù)原理倍增等效Δfrep。
    3.能量鉗制效應(yīng)：?jiǎn)喂伦用}沖能量被有效限制，確保諧波鎖模的穩(wěn)定性。

    關(guān)鍵突破
    1.高重頻與重頻差：
    基頻383MHz，諧波鎖模后重頻提升至2.3GHz。
    等效Δfrep達(dá)244kHz，較傳統(tǒng)單腔光纖雙梳提升100倍以上。
    2.相干性與穩(wěn)定性：
    時(shí)域干涉圖驗(yàn)證了雙梳的高相干性。
    Δfrep穩(wěn)定性優(yōu)異，40分鐘內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差僅為44.42Hz，無(wú)需復(fù)雜穩(wěn)頻系統(tǒng)。
    3.靈活切換能力：
    通過(guò)優(yōu)化泵浦功率、偏振控制器（PC）狀態(tài)和SESAM位置，可靈活切換諧波階次，精確調(diào)控等效Δfrep。

    應(yīng)用價(jià)值
    1.高速測(cè)量領(lǐng)域：244kHz的采集速率適用于快速測(cè)距、實(shí)時(shí)光譜分析及化學(xué)物質(zhì)成分檢測(cè)，例如生物醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)在線監(jiān)測(cè)。
    2.集成與成本優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)吻唤Y(jié)構(gòu)緊湊，避免了微腔技術(shù)對(duì)高Q值的嚴(yán)苛要求，顯著降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本。
    3.未來(lái)拓展?jié)摿Γ航Y(jié)合激光降噪和穩(wěn)頻技術(shù)，可進(jìn)一步優(yōu)化性能，拓展至量子通信、精密傳感等前沿領(lǐng)域。

    該研究通過(guò)偏振復(fù)用與異步諧波鎖模技術(shù)的創(chuàng)新融合，在單腔光纖激光器中實(shí)現(xiàn)了GHz級(jí)諧波雙梳的穩(wěn)定輸出，為高速測(cè)量技術(shù)提供了新的解決方案。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步探索多維度調(diào)控策略，提升雙梳的頻率覆蓋范圍和相位穩(wěn)定性，推動(dòng)光纖雙梳技術(shù)在更多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。
    該成果由南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院徐飛教授團(tuán)隊(duì)完成，主要成員包括汪國(guó)瑞、丁梓軒等。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。