新型超快光脉冲原位表征技术问世

华南理工大学教授虞华康、李志远团队联合美国约翰斯·霍普金斯大学教授Jacob Khurgin以及中国科学院上海光学精密机械研究所研究员林锦添、程亚团队，研发了一种可集成的新型超快光脉冲原位表征技术。近日，相关成果发表于《激光与光子学评论》。

过去几十年中，光电器件的集成化、小型化已经成为现代光子学发展的主要驱动力。为了更精确地认知集成光子回路中超短光脉冲的产生、传输、相互作用和动态演变，开发一种可实时、原位、全参量表征的超快光脉冲片上表征技术尤为重要。

传统的超快脉冲测量技术，如频域分辨光学开关技术，无法直接集成到片上光子芯片中，需要将信号提取出来并利用块状的非线性光学晶体测量相关信息。信号提取的过程会不可避免地造成光脉冲信息失真，且无法了解光脉冲在光子回路中的原位动态演变信息。

这种可集成的新型超快光脉冲原位表征技术基于铌酸锂薄膜波导平台，待测超快光脉冲信号在铌酸锂光波导中相向传播并相遇，在其相交重叠区域，自动产生了时间自相关的光学二倍频信号。研究人员将空间坐标转换为时间延迟并对自相关光学二倍频强度分布进行光谱成像，得到相当于传统FROG的迹线图，利用反演算法可还原得到待测超快光脉冲在时域与频域上的强度和相位信息，完成对波导中超快光脉冲的原位全参量表征。

这种技术具有出色的灵敏度和信噪比，可实现光脉冲中啁啾的精确测量。此外，这种技术具有表征更复杂光脉冲的潜力，有利于超快集成光子学的设计、测试和优化等工作。