在光學(xué)頻率測量范疇,光頻梳的地位舉足輕重。以往,光學(xué)頻率測量面臨諸多難題,如頻率基準不穩(wěn)定、測量過程復(fù)雜且精度欠佳。光頻梳的出現(xiàn)徹底改變了這一局面,它提供了一系列精確且穩(wěn)定的頻率參考點。其梳齒頻率間隔高度穩(wěn)定,如同構(gòu)建了一座精確的頻率 “階梯”??茖W(xué)家借助光頻梳,能夠?qū)⒐鈱W(xué)頻率與微波頻率緊密關(guān)聯(lián),實現(xiàn)從微波頻段到光頻段的高精度頻率傳遞與測量。在光鐘系統(tǒng)中,光頻梳作為關(guān)鍵部件,對原子躍遷頻率進行鎖定與測量,極大降低了光鐘的頻率不確定性,使原子鐘精度獲得數(shù)量級的提升,為全球衛(wèi)星導(dǎo)航、通信等依賴高精度時間頻率的系統(tǒng)筑牢基礎(chǔ)。光頻梳直接將微波和光學(xué)頻率連接的特點,使得復(fù)雜的頻率鏈技術(shù)被迅速取代。光纖飛秒光頻梳參數(shù)
從頻域視角來看,光頻梳呈現(xiàn)出獨特的等間隔分立光譜結(jié)構(gòu)。當對其進行光譜分析時,可清晰觀察到一系列離散的頻率峰,這些頻率峰均勻分布在頻域中,彼此間隔相等,恰似一把梳子的齒均勻排列。這種特殊結(jié)構(gòu)源于其產(chǎn)生原理,無論是光調(diào)制還是飛秒脈沖產(chǎn)生過程,都能促使激光光譜在頻域按特定規(guī)律分裂與分布。這一特性賦予光頻梳諸多實用價值,它為復(fù)雜的光學(xué)頻率測量提供了清晰的標尺。在對未知光譜進行分析時,通過與光頻梳的頻率峰對比,能夠快速、準確地確定未知光譜的頻率位置與特性,極大簡化了光學(xué)頻率相關(guān)的研究與應(yīng)用工作 。超快光纖光頻梳應(yīng)用我們的飛秒光纖光頻梳,就一個字“穩(wěn)”!
光頻梳正帶領(lǐng)光學(xué)技術(shù)邁向新高度,成為科研創(chuàng)新的強大助推器。在光學(xué)原子鐘里,它是不可或缺的伙伴。光學(xué)原子鐘作為高精度時間頻率計量工具,光頻梳能助其實現(xiàn)更高頻率和時間分辨率,通過對比、同步不同地區(qū)光學(xué)時鐘,構(gòu)建全球光學(xué)時鐘網(wǎng)絡(luò),為科研提供時間參考。在光譜學(xué)研究中,它更是一把利刃,用于氣體探測、分子光譜校正,挖掘物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)與性質(zhì)??蒲腥藛T基于雙光梳系統(tǒng),取得諸多光譜學(xué)研究突破。它還在測距領(lǐng)域大顯身手,分辨率遠超傳統(tǒng)光源,為工程建設(shè)、地理測量等提供有力支撐,推動多學(xué)科科研創(chuàng)新發(fā)展 。
光學(xué)頻率梳(Optical frequency comb)是一種特殊的激光光源。與普通激光的單頻或窄帶頻譜不同,它的頻譜由一系列等間隔的離散頻率點組成,形似梳子,故得名 “頻梳”;在時間域上,它表現(xiàn)為重復(fù)周期穩(wěn)定的超短脈沖序列,脈沖寬度可低至飛秒級(1 飛秒 = 10^-15 秒)。這種特殊性源于鎖模技術(shù) —— 通過在激光諧振腔內(nèi)引入調(diào)制,迫使不同頻率的激光模式形成固定相位關(guān)系,從而輸出相干的脈沖序列。其特性包括寬頻譜覆蓋(可從紫外延伸至中紅外)、頻率間隔恒定(由脈沖重復(fù)頻率決定)、全頻譜相干性,這使其成為連接微波頻率(電子學(xué))與光學(xué)頻率(光子學(xué))的 “橋梁”,為跨波段精密測量奠定基礎(chǔ),也是量子信息、光通信等領(lǐng)域的關(guān)鍵光源。光學(xué)頻率梳簡稱為光頻梳或光梳, 其光譜包含一系列頻率嚴格等間距的譜線。
光頻梳高度的穩(wěn)定性和可重復(fù)性是其主要優(yōu)勢。穩(wěn)定性方面,無論是基于鎖模激光器,還是微諧振腔系統(tǒng)產(chǎn)生的光頻梳,都通過復(fù)雜技術(shù)手段,將頻率波動控制在極小范圍。如在基于摻鉺光纖系統(tǒng)的光學(xué)頻率梳中,通過精密的反饋控制,能保證梳齒頻率長期穩(wěn)定??芍貜?fù)性則體現(xiàn)在,在相同實驗條件下,光頻梳能多次產(chǎn)生幾乎完全一致的頻率梳狀光譜。這種特性讓光頻梳在精密測量中可靠性極高,例如在高精度光譜測量中,多次測量結(jié)果高度一致,科研人員能基于此準確分析物質(zhì)特性,為科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)中的高精度檢測等提供堅實保障 。革i命性光頻梳技術(shù):推動科研領(lǐng)域邁向新高峰。東莞光頻梳特點
光頻梳技術(shù):打造未來光學(xué)測量新標i桿。光纖飛秒光頻梳參數(shù)
過去 20 多年間,光頻梳技術(shù)經(jīng)歷了從萌芽到蓬勃發(fā)展的歷程,逐步從計量實驗室的精密儀器走向更廣闊的應(yīng)用天地。光頻梳主要在計量實驗室中用于高精度的時間頻率計量,作為一種驗證科學(xué)理論、提升計量精度的前沿技術(shù)而存在。隨著研究的深入與技術(shù)的成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。在通信行業(yè),光頻梳用于提升光纖通信的容量與穩(wěn)定性,助力構(gòu)建更高效的信息高速公路。在科研領(lǐng)域,光頻梳在天文學(xué)中用于系外行星探測,通過精確分析恒星光譜變化尋找行星蹤跡;在化學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域,用于分子結(jié)構(gòu)分析、生物分子檢測等。在工業(yè)生產(chǎn)中,光頻梳也應(yīng)用于精密制造的測量與校準環(huán)節(jié)。如今,光頻梳已融入眾多行業(yè),持續(xù)為各領(lǐng)域發(fā)展注入新動力,其應(yīng)用邊界仍在不斷拓展 。光纖飛秒光頻梳參數(shù)