Figure 9® 代表了Menlo Systems的光纤激光器独家的专利设计[1]，该名称源自腔的形状。而这篇文章将解释这项技术背后的基本原理，以及它所提供的独特优势。
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锁模
在飞秒光纤激光器中，锁模通常是通过使用所谓的可饱和吸收体来实现的，这种材料的吸收会在光强大的时候下降。然而，随着时间的推移，其性能可能会退化。此外，可饱和吸收体缓慢的弛豫过程也会导致更高的噪声基底[2]，这不利于光学频率梳等精密应用。这些原因促使我们寻找更好的替代方案：一种不基于吸收效应的快速锁模方案。
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光纤环形镜
如果两个反向传播的脉冲由于某种原因在干涉之前获得了相对相移，那么环形镜的反射率就会发生变化。相移将影响干涉条件，使得原始输入脉冲的一部分从第二输入端口输出，而不是被原路反射（图1d）。现在，如果可以根据原始输入脉冲的强度来设计透射反射比，那么光纤环就可以充当快速的人造饱和吸收体。
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非线性放大环形镜
如图2上半部分所示，上述原理的实现通常被称为非线性放大环形镜（NALM）。它依赖于短的掺杂放大光纤和长的非掺杂光纤的非对称组合。NALM原理依赖于先被放大（然后在长光纤中传播）的脉冲与反向传播的脉冲之间的相对相移：前者走一圈经历了更强的非线性，因为光强越强非线性效应越大。由于非线性相位差增大，输入脉冲强度增大，NALM的透射增加，这个过程非常像可饱和吸收体。如图2所示，锁模可以在所谓的8字形激光器中实现。然而，这种配置的一个主要缺点是难以在保偏光纤中实现自启动锁模。
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figure 9®
Figure 9® 以NALM概念为基础，将其实用性和功能多样性提升到另一个水平。该方法依赖于反射模式而不是透射模式下的NALM，并实现了保偏光纤组件搭建[3]。图3为figure 9®结构示意图。
在Figure 9的方案中，腔的一部分被拉成直线臂，NALM部分中的非互易移相器对相向传播的脉冲对进行相位偏置。相位偏置的量被仔细地优化过，用于在低光强下的自启动锁模，另一方面可以在有利锁模的条件使得反射高效地进入直线臂中。
独一无二的figure 9®技术已成为Menlo Systems飞秒光纤激光器系列产品的支柱，它把前所未有的性能与功能多样性结合在了一起：
稳健性——可靠的自启动锁模，保偏光纤设计，对环境不敏感；
灵活性——腔内直接集成了调制器，用于重复频率的调谐和同步、载波包络相位（CEP）的稳定；
低噪声——本征相位噪声极低，噪声性能全面超越了由可饱和吸收体锁模的光纤激光器；
性价比高——通过降低复杂度、提高紧凑性和使用标准电信组件，实现卓越的性价比。
Menlo Systems的figure 9®飞秒光纤激光器已被广泛用于最先进的光学频率梳和太赫兹仪器。
本文转载自“MenloSystems门洛量子”公众号
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