В этой погружной лаборатории участники изучат основные принципы работы фемтосекундного частотного гребня вместе с его приложениями. Развитие частоты fs и связанных с ней технологий дало начало области современной науки и позволило быстро разработать атомные часы, основанные на частотах оптического перехода. Гребень частоты состоит из последовательности импульсов с синхронизацией мод, где фаза каждого импульса известна и контролируется. Это позволяет точно определять оптические частоты лазера с синхронизацией мод путем измерения частоты повторения лазера и «частоты смещения огибающей несущей». Во временной области это позволяет генерировать короткие оптические импульсы, где фаза несущей может использоваться для изучения динамики, которая происходит за долю оптического цикла (то есть на аттосекундных временных масштабах). Аналогичным образом, спектр состоит из «гребенки» с одинаково разнесенными частотами, аналогично наличию тысяч непрерывных непрерывных лазеров с узкой шириной линии. Абсолютное значение каждого «зубца» гребенки можно легко определить путем измерения частоты повторения последовательности импульсов и частоты смещения огибающей несущей. 
Схема Er-волоконного лазера и устройства для определения частоты смещения несущей-оболочки.
Участники будут использовать эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод для изучения свойств частотной области во временной и частотной областях. Ключевым требованием в использовании последовательности импульсов от лазера с синхронизацией мод в качестве гребенки частоты является обнаружение так называемой «частоты смещения огибающей несущей». Эта частота является просто изменяющейся фазой, от импульса к импульсу, между электрическим полем (несущей частотой) и огибающей импульса. Чтобы обнаружить эту изменяющуюся во времени фазу последовательности импульсов, участники построят интерферометр «от f до 2f». При этом им будут представлены 1) волоконные лазерные усилители, 2) генерация суперконтинуума в волокнах и 3) генерация второй гармоники в нелинейных кристаллах. Кроме того, и позволит время, участники будут представлены упрощенными электронные схемы для активного стабилизации частоты смещения несущей оболочки к стабильному РФ в качестве ссылки. Гребень фемтосекундной частоты в настоящее время является критическим компонентом любых атомно-оптических часов на оптической основе благодаря своей способности связывать оптическую частоту непрерывного лазера (100 ТГц) с частотой его легко измеряемой частоты следования (~ 100 МГц). Эта лаборатория предоставит базовые знания по разработке упрощенной гребенки для частот на основе Er-лазера и продемонстрирует ее использование в прецизионной спектроскопии.
Сверхконтинуальный спектр, генерируемый в нелинейном волокне при различных уровнях падающей мощности.
В первый день участникам будет представлен обзор волоконного лазера Er и его основных операций. Затем они установят оптический усилитель на основе волокна Er. Такие усилители являются ключевым компонентом в волоконно-оптических коммуникационных технологиях. Они будут рассчитывать ожидаемое усиление, характеризовать усиленные импульсы с помощью автокоррелятора и узнают, как максимизировать пиковую мощность после усилителя, чтобы обеспечить генерацию суперконтинуума в небольшом отрезке нелинейного волокна. Интерферометр, в котором одно плечо удваивается по частоте с использованием нелинейного кристалла (интерферометр f-2f), будет использоваться для обнаружения частоты смещения огибающей несущей последовательности импульсов. На второй день участники узнают, как в электронном виде зафиксировать смещение частоты несущей оболочки для стабильной РФ ссылки. Затем они узнают, как использовать частотный гребень для непосредственного измерения абсолютной оптической частоты непрерывного лазера.
Участники изучат базовое оптическое выравнивание, методы работы с волокнами, простое электронное управление и схемы для фазосинхронизированных контуров, а также основные принципы, лежащие в основе частотного гребня fs.
Участникам предлагается взять с собой блокнот.
Длина волны лазера считается безопасной для глаз. Тем не менее, защитные лазерные защитные очки на 980 нм (насос) и 1550 нм будут предоставлены.
Стоимость оборудования оценивается в $ 15 тыс., Не включая волоконный лазер Er. Основные расходы включают в себя контроллер тока и лазер накачки для волоконного усилителя Er, нелинейный кристалл для генерации второй гармоники, лавинный фотодиод и другую электронику обнаружения и управления.