过去 20 多年间,光频梳技术经历了从萌芽到蓬勃发展的历程,逐步从计量实验室的精密仪器走向更广阔的应用天地。光频梳主要在计量实验室中用于高精度的时间频率计量,作为一种验证科学理论、提升计量精度的前沿技术而存在。随着研究的深入与技术的成熟,其应用领域不断拓展。在通信行业,光频梳用于提升光纤通信的容量与稳定性,助力构建更高效的信息高速公路。在科研领域,光频梳在天文学中用于系外行星探测,通过精确分析恒星光谱变化寻找行星踪迹;在化学、生物学领域,用于分子结构分析、生物分子检测等。在工业生产中,光频梳也应用于精密制造的测量与校准环节。如今,光频梳已融入众多行业,持续为各领域发展注入新动力,其应用边界仍在不断拓展 。光频梳的生成和应用需要高精度的光学元件和先进的激光技术作为支撑。皮秒脉冲光频梳分类
光学频率梳(Optical frequency comb)是一种特殊的激光光源。与普通激光的单频或窄带频谱不同,它的频谱由一系列等间隔的离散频率点组成,形似梳子,故得名 “频梳”;在时间域上,它表现为重复周期稳定的超短脉冲序列,脉冲宽度可低至飞秒级(1 飞秒 = 10^-15 秒)。这种特殊性源于锁模技术 —— 通过在激光谐振腔内引入调制,迫使不同频率的激光模式形成固定相位关系,从而输出相干的脉冲序列。其特性包括宽频谱覆盖(可从紫外延伸至中红外)、频率间隔恒定(由脉冲重复频率决定)、全频谱相干性,这使其成为连接微波频率(电子学)与光学频率(光子学)的 “桥梁”,为跨波段精密测量奠定基础,也是量子信息、光通信等领域的关键光源。东莞光纤光频梳光频梳应用又有新进展!
光的频率舞者:光频梳技术领引光学测量新潮流。若将光学测量比作一场精密的舞蹈,光频梳便是那位掌控节奏的舞者。它以飞秒脉冲为舞步,在频率舞台上跳出等间隔的轨迹,颠覆了传统测量的局限。传统光学测量如单频激光,恰似独舞,难以覆盖宽频谱;而光频梳的多频协同,如群舞般兼顾广度与精度。在工业检测中,它 “舞动” 的频谱能同时分析多种物质成分,效率提升百倍;在遥感领域,其脉冲 “舞步” 穿透大气干扰,让地表污染物的检测更快速准确。如今,从芯片制造的纳米级校准到深空探测的光谱分析,光频梳正以灵动的 “舞姿” 重构光学测量范式,推动行业向更高分辨率、更宽频段、更实时化的方向革新。
光频梳为光学测量翻开崭新篇章,开辟出诸多科研新领域。基于微谐振腔和半导体激光器技术等实现的小型化、芯片级光学频率梳,虽面临挑战,但前景广阔。在生物医学领域,利用光频梳的高分辨率光谱特性,可对生物分子进行无损检测,助力疾病早期诊断;在环境监测方面,能够精确分析大气成分,监测污染物。在量子光学领域,为量子态操控提供新手段。它突破传统光学测量限制,吸引众多科研人员投身相关研究,不断拓展其应用边界,挖掘更多潜在价值,推动光学测量与多学科深度融合 。光频梳在光学频率测量领域发挥着至关重要的作用。
光频梳是一种能够产生一系列具有精确延迟脉冲的激光器。其工作原理基于锁模技术,通过巧妙调控激光腔内的增益与损耗,让激光以极短脉冲的形式输出。这些脉冲在时间域上呈现出等间隔分布,犹如一把细密梳子的齿。在频域中,对应的频率梳状结构具有极高的频率精度和稳定性。每个梳齿的频率间隔精确可控,这种独特性质使得光频梳在众多领域展现出巨大潜力。在精密光谱测量中,它可作为超高精度的频率标尺,分辨原子、分子光谱的细微特征;在光通信领域,有助于实现超高速、大容量的数据传输,大幅提升通信效率,为现代科技发展注入强大动力 。光的精i准测量师:光频梳技术助力科研发展。东莞中红外光频梳特点
光频梳是一种被广阔应用于光谱分析领域的新型仪器。皮秒脉冲光频梳分类
在人工智能与光学交叉的前沿领域,光频梳正为光学神经网络实现人类情感识别提供有力支持。光学神经网络具有处理速度快、信息容量大等优势,而光频梳的引入进一步提升了其性能。光频梳产生的多波长、稳定的光信号,可作为光学神经网络的输入光源。在情感识别过程中,首先采集人类面部表情、语音等包含情感信息的光学信号,这些信号经光频梳调制后输入光学神经网络。光频梳的精确频率特性有助于更准确地编码情感信息,使神经网络能够更敏锐地捕捉到情感特征。例如在面部表情识别中,不同情感对应的面部肌肉细微变化所引起的光学信号差异,经光频梳调制后,可被光学神经网络更准确地识别与分类,从而提升情感识别的准确率与效率,为智能人机交互等领域带来新的发展机遇 。皮秒脉冲光频梳分类
光频梳并非普通的脉冲激光器,是时域与频域的耦合——时域上,它输出重复频率稳定的超短脉冲序列,脉冲间延迟可精确调控至飞秒(10^-15秒)甚至阿秒级;频域上,这些脉冲会展开为一系列等间隔、高相干的频率分量,形似梳子的齿均匀分布,“光频梳”的命名便源于此形象特征。实现这一特性的关键是锁模技术:通过主动(如电光调制)或被动(如可饱和吸收)方式,迫使激光腔内不同频率的光场形成固定相位关系,既生成超短脉冲,又保证频域分量的间隔严格等于脉冲重复频率(通常在MHz至GHz量级)。为进一步提升精度,光频梳常与原子钟、光学参考腔结合,将频率稳定性控制在10^-15量级,相当于数百万年误差不超过1秒,远超传统光源...