非线性频谱压缩

更短、更快、更亮、更强

背景简介

频谱压缩是广泛应用的时间脉冲压缩在时频域上的对偶物理过程。尽管超短脉冲对于追求极高时间分辨率的应用至关重要,但众多的物理和化学探测技术需要极高的光谱分辨率,这高度依赖于具有极窄带宽的变换限定脉冲。通过精细管理导波介质中光学非线性(特别是自相位调制)与色散之间的相互作用,我们可以从根本上重塑光脉冲的时域相位分布。

本研究方向聚焦于先进的时频动力学,利用绝热演化或自相似演化等物理机制。通过这些精确的物理调控,我们能够高效地压缩宽带光脉冲的光谱带宽,同时在时域上对其进行展宽,从而将易于获取的飞秒脉冲转化为高相干的皮秒或纳秒光源。

研究意义与潜在应用

传统的滤光片技术在获取窄带光谱时往往伴随着巨大的能量损耗,而基于非线性的频谱压缩技术能够在不舍弃光子的前提下重新分配频率成分。这种能量守恒的特性使得光源的光谱亮度与信噪比得到成百上千倍的提升。由此产生的高功率、窄带脉冲对于推动高分辨率相干拉曼散射(CRS)显微成像、精密激光光谱学、密集波分复用(DWDM)光通信,以及为先进激光放大系统提供高质量种子源具有极大的应用价值。

研究焦点

  • 非线性级联光纤中的频谱压缩:设计并利用具有定制化色散和非线性分布的级联光纤系统,实现高压缩比的绝热或自相似光谱窄化。(例如 (Wu & Li, 2019; Wu & Li, 2019)
  • 片上频谱压缩:将宏观的时频域管理方案移植到紧凑的集成光子回路中,利用微纳波导的极强光场局域和高非线性效应实现芯片级的窄带脉冲生成。

原项目由北京大学李倩副教授组维护 。

在非线性光纤中的自相似光谱压缩的一个例子。

该项目目前处于非活跃状态。我们希望在未来有进一步发展的机会。若您对此方向感兴趣,我们诚挚欢迎任何形式的合作。

相关成果

2019

  1. JO.jpg
    Highly efficient self-similar spectral compression of hyperbolic secant pulses enhanced by pre-chirping in nonlinear fibres
    Jiaye Wu and Qian Li*
    Journal of Optics, Aug 2019
  2. FiO+LS.jpg
    Efficient Self-Similar Spectral Compression of Chirped Soliton Pulses in Nonlinear Fibers with Exponentially Increasing Dispersion
    Jiaye Wu and Qian Li*
    In Frontiers in Optics + Laser Science APS/DLS, 2019