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频率稳定的激光在超快科学、精密计量学、光通信、基础物理学等领域中有着重要的应用。由于微波频率与光学频率范围相差较大,如何实现微波频率源与光学频率的直接连接和相互传递,一直是困扰人们的难题之一。近年来,基于飞秒锁模激光技术的发展,该领域取得了令人瞩目的进展。随着飞秒激光脉冲的缩短和光谱带宽的扩展,可以较方便地实现微波频率与光学频率的直接连接和相互传递。进而运用这种飞秒激光的频梳,可以很方便的测量光学波段的任一频率。由锁模激光器产生的频梳用于光频合成时,需要控制其频谱。在这一技术中,首先需要解决的问题就是利用微波频标对飞秒激光的稳频控制。
论文中首先阐述了激光稳频和飞秒频标的一般理论;根据在实验过程中观测到的光电接收信号的频谱特性,提出了一种用于飞秒激光频率控制的新方法:只用一路光电接收器,通过对单一信号进行接收、放大、载波提取以及相干解调,分别得到90MHz的重复频率信号和10MHz左右的初始频率信号,信噪比达到20dB;设计、优化用TV-Rb频标控制飞秒掺钛蓝宝石激光器的稳频电路,研制出相干解调电路和锁相环电路,初步实现了对飞秒激光重复频率的稳频控制。这一实验结果对于飞秒激光频梳的进一步控制和应用提供了更加便捷的良好的前期基础。