PicoLuz超快時域放大器
Thorlabs*新推出的PicoLuz超快時域放大器能夠測量飛秒波形，能夠對帶寬大于1THz的無重復信號進行單發取樣并且能以1Tb/s的速度生成數字眼圖。超快瞬態放大器帶有一個外部泵浦源（一個飛秒光纖激光器）和使泵浦重復頻率同步于信號重復頻率的相應電子設備。在同步狀態下，調節入射波形與泵浦脈沖之間的相關延遲，掃描時間透鏡的可視窗口并與入射波形進行對比。瞬態放大元件（UTM-1500）包含一個集成的延遲線，其表面連續范圍為160皮秒，滿足涉及高重復頻率信號（大于10 GHz）的應用需求。另外，瞬態放大套件具有大范圍可調節光纖至光纖延遲線，可用于連續可調節延遲至4納秒，此功能應用于信號重復頻率小于10 GHz的情況下。圖1（a）為PicoLuz超快時域放大器的外觀，（b）為其系統構成。
圖1（a）超快時域放大器（UTM-1500）
圖1（b）超快時域放大器系統構成
 
該時域放大系統使用基于四波混頻非線性光學處理的時間透鏡技術對光波進行時域上的展寬或放大。此技術可以在不扭曲自己的時間分布的前提下在時域上拉伸或放大時域波形。使用放大器，通過GHz帶寬光學探測器和標準示波器可以測量長（>100 ps）且超快波形，這些波形具有成百上千的亞皮秒瞬態特征。該技術是由Thorlabs公司的戰略合作伙伴PicoLuz公司的創始人提出的。
此放大器有很多應用，此處列舉4例：
應用一：如圖2所示，該超快放大器具有單發取樣能力。該波形是由工作于250MHz重復率下的鎖模激光器發射兩個間隔為2.1皮秒的脈沖組成的。使用15 MHz正弦波驅動的調制器對信號的振幅進行調制。放大器具有250X放大因子，使用250 MHz重復頻率的泵浦源，此泵浦源已經與信號同步。使用4 GHz (20 GigaSample/second)實時示波器對放大器的輸出進行取樣。下圖展示了入射波形的11連續快速取樣波形軌跡。正如本例所見，在放大系統(本例中使用250 MHz)中，入射光波形的時間透鏡圖像按泵浦激光器的重復頻率不斷更新。
圖2超快時域放大器的單發取樣
應用二，如圖3所示，此放大器具有強大的瞬態分辨率，使得眼圖的數據測量速度可以達到1Tb/s。在本次實驗中，我們生成了一個80 Gb/s RZ的數據串（信號源的脈沖寬度限制了數據速率），另外，我們使用帶有65X放大因子的放大器作為泵浦源。其重復頻率同步于生成數據串的10GHz的信號
圖3超快時域放大器的快速眼圖測量
應用三，如圖4所示，瞬態放大器在其可視窗口（記錄長度）將入射波形拉伸，并且可以對樣品進行直接采樣，而不需要后續處理或者還原算法。所以它可以在標準探測器和示波器上對帶有成百上千瞬態波形的很復雜且超快的波形進行探測和成像。在這個實驗中，我們用任意波形生成器生成了一個40皮秒長的波形。放大器配置有一個520X放大因子，故此放大器能夠用5GHz的示波器來進行相關探測。
圖4用瞬態放大器探測任意波形特征
應用四，如圖5所示，使用瞬態放大器還可以探測由零色散設備（或通信線路）引起的微小的第三失真。我們用微小 GVD 和 TOD ≈ 0.1 ps3向檢測狀態下設備發射一個0.8皮秒的脈沖。其結果為脈沖發生了非對稱失真，而且放大器（放大因子為100X）使得這個脈沖光可以被10GHz示波器探測。
圖5用瞬態放大器探測第三失真
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