基于自参考（f-2f）技术的光学频率梳

光学频率梳是世纪之交最重要的发明之一，通过光子晶体光纤将极短飞秒脉冲的光谱展宽到大于一个倍频程的带宽，拍频光谱中的短波成分与长波成分的倍频光，即可测得载波与包络之间的相移对应的频率漂移量δ。图1是实现光频梳的原理图，通过锁定拍频信号δ及激光重复频率到微波原子钟或光频标，即可得到每个纵模都锁定的光学频率梳，图2是测量拍频信号δ的光路图。基于这样的原理所建成的光学频率梳的核心是一台飞秒激光器（图3），并成为2005年诺贝尔物理奖的重要内容（图4）。

基于自差频（0-f）技术的光学频率梳

由于光子晶体表面的激光损伤及光束指向性引起的光束偏移，基于上述传统方案的光频梳无论输出功率、还是长期稳定性及持续锁定时间，都存在者先天不足。为此我们以自建的超宽光谱钛宝石激光为光源，通过在PPLN晶体中的自差频，获得了远高于上述方案的信号，在输出功率、长期稳定锁定等性能指标方面都表现出优良的特性。

飞秒光纤激光器

基于非线性偏振旋转（NPE）锁模技术，我们已研制成功1040nm和1550nm两个系列的锁模光纤激光器，其中最短脉宽小于50fs，最高功率大于1W。此外我们也研制了1040nm波长的系列光子晶体光纤锁模激光器，最大功率已经超过50W，压缩后的脉宽小于120fs。

飞秒光纤光学频率梳

我们基于自制的Yb光纤飞秒激光器，通过采用自制的拉锥光纤展宽光谱，得到大于一个倍频程的超连续，并通过自参考方案测得大于40dB的CEO偏频信噪比，实现了激光重频与CEO频率的稳定锁定，锁定后典型的重频均方差0.7mHz，CEO频率均方差3.9mHz。锁定时间大于1小时，从而实现了一种成本低、稳定性高的实用光纤光梳。

同步飞秒钛宝石激光器

两台飞秒激光比单台具有更广泛的应用，因此同步飞秒激光是非常重要的研究课题。我们针对多年来同步飞秒激光研究中同步维持时间短、输出功率低等困扰实用性的问题，提出了增强同步精度及稳定性的机制，通过将两台激光的增益介质及与互相位调制（XPM）晶体完全分离的方案，研制成功参数性能超越前人的同步飞秒激光器并多次取得成功应用。其timing jitter小于0.4fs、输出功率大于1.3W。

新型全固态KLM飞秒激光系列研究

开展了二极管激光直接泵浦的全固态Yb及Nd掺杂系列激光晶体的克尔透镜锁模（KLM）及SESAM锁模研究，并在Yb:YGG、Yb:YCOB及Yb:CYA 激光中首次实现KLM，其中获得的最短脉宽为33fs。

此外也与德国马普量子光学研究所（MPQ）合作，研制成功重频分别为100MHz及260MHz、对应脉宽分别为250fs及215fs、功率分别为90W及75W的KLM薄片Yb:YAG激光器。并通过腔外压缩得到了平均功率50W、脉宽24fs的结果。