非線性頻譜壓縮

更短、更快、更亮、更強

背景簡介

頻譜壓縮是廣泛應用的時間脈衝壓縮在時頻域上的對偶物理過程。儘管超短脈衝對於追求極高時間分辨率的應用至關重要,但眾多的物理和化學探測技術需要極高的光譜分辨率,這高度依賴於具有極窄帶寬的變換限定脈衝。通過精細管理導波介質中光學非線性(特別是自相位調製)與色散之間的相互作用,我們可以從根本上重塑光脈衝的時域相位分佈。

本研究方向聚焦於先進的時頻動力學,利用絕熱演化或自相似演化等物理機制。通過這些精確的物理調控,我們能夠高效地壓縮寬帶光脈衝的光譜帶寬,同時在時域上對其進行展寬,從而將易於獲取的飛秒脈衝轉化為高相干的皮秒或納秒光源。

研究意義與潛在應用

傳統的濾光片技術在獲取窄帶光譜時往往伴隨著巨大的能量損耗,而基於非線性的頻譜壓縮技術能夠在不捨棄光子的前提下重新分配頻率成分。這種能量守恆的特性使得光源的光譜亮度與信噪比得到成百上千倍的提升。由此產生的高功率、窄帶脈衝對於推動高分辨率相干拉曼散射(CRS)顯微成像、精密激光光譜學、密集波分複用(DWDM)光通信,以及為先進激光放大系統提供高質量種子源具有極大的應用價值。

研究焦點

  • 非線性級聯光纖中的頻譜壓縮:設計並利用具有定製化色散和非線性分佈的級聯光纖系統,實現高壓縮比的絕熱或自相似光譜窄化。(例如 (Wu & Li, 2019; Wu & Li, 2019)
  • 片上頻譜壓縮:將宏觀的時頻域管理方案移植到緊湊的集成光子迴路中,利用微納波導的極強光場局域和高非線性效應實現芯片級的窄帶脈衝生成。

原項目由北京大學李倩副教授組維護 。

在非線性光纖中的自相似光譜壓縮的一個例子。

該項目目前處於非活躍狀態。我們希望在未來有進一步發展的機會。若您對此方向感興趣,我們誠摯歡迎任何形式的合作。

相關成果

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