光频梳自 21 世纪初诞生以来迅速引起了极大关注。这源于其独特且优越的性能。在诞生之前,光学频率测量面临诸多难题,精度难以满足日益增长的科研与技术需求。光频梳的出现犹如一道曙光,它凭借稳定且精确的频率梳状结构,为光学频率测量开辟了全新路径。科研人员可以借助光频梳,深入研究原子、分子的精细能级结构,这对于理解物质的基本性质至关重要。在物理学前沿研究中,如检验爱因斯坦相对论的实验里,光频梳提供了高精度的频率参考,为验证理论的正确性发挥关键作用。因其巨大的科学价值和应用潜力,吸引了全球众多科研团队投身相关研究,推动光频梳技术不断向前发展,在短短时间内取得了一系列令人瞩目的成果 。高质量的光频梳产生及应用研究。异步采样飞秒光频梳发展
光频梳除了用于精密光学计量,其应用还远不止于此。作为一种高保真的光学变频器,光频梳能够将一种频率的光转换为另一种频率的光,这在光学通信和光谱分析中具有重要的应用价值。由于光频梳产生的光谱线具有极高的精度和稳定性,因此其转换效率也非常高,能够保证光学信号的高质量传输。此外,光频梳还可以作为精确定时超短脉冲的来源。在现代光学中,超短脉冲的应用非常广,例如在激光加工、光学成像和光学时钟等领域。光频梳可以产生一系列精确的延迟脉冲,这些脉冲可以用于产生超短脉冲,从而实现高精度的定时和触发。这种技术对于需要精确控制时间的应用场景非常重要,例如在量子计算、高速通信和生物医学成像等领域。皮秒脉冲光频梳技术异步采样光频梳的未来发展方向。
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。
光频梳技术是光钟发展的关键支撑。光钟作为下一代高精度时间频率基准,对时间测量精度要求极高。光频梳能将微波频标与光频直接连接,实现从兆赫兹到太赫兹的直接频率传递。在光钟系统中,光频梳可作为高精度频率参考,对原子跃迁频率进行精确锁定和测量。通过精确控制光频梳的重复频率和载波包络相位,极大降低光钟的频率不确定性,使原子钟精度得到数量级提升。这一提升意义重大,在全球卫星导航系统中,时间基准可提高定位精度;在基础物理研究中,有助于验证更精确的物理理论,推动科学技术向更高精尖方向发展 。光频梳是在频域的等间隔的分立光谱,像梳子一样,所以叫光频梳。
在精密光谱学领域,光频梳能够精确测量原子、分子的光谱特征,帮助科学家深入了解物质的微观结构与相互作用。例如,在研究大气中痕量气体成分时,通过光频梳技术,可实现对气体分子吸收光谱的超高分辨率测量,识别出极其微量的有害气体,助力环境监测与保护。在天文学中,利用光频梳校准天文望远镜的光谱仪,能够更准确地测量天体的光谱红移,为探索宇宙的演化和结构提供关键数据。在光学测距方面,光频梳的应用使得测量精度达到了前所未有的高度,无论是微小物体的尺寸测量,还是远距离的空间测距,都能轻松应对,为航空航天、工业制造等众多领域的发展提供了坚实支撑。光频梳是一种激光源,其光谱由一系列非常精确定义的均匀间隔的频率组成。东莞红外光频梳采购
精i准测量新时代:光频梳技术领引科研领域新突破。异步采样飞秒光频梳发展
光频梳的产生方式主要有光调制与飞秒脉冲两种。光调制产生光频梳,是利用特定的调制技术,对连续激光进行调制。比如采用电光调制器或声光调制器,在激光中引入周期性的频率调制,使激光光谱在频域上分裂为一系列等间隔的频率分量,从而形成光频梳。这种方式产生的光频梳,在通信领域应用很多,可用于密集波分复用系统,增加通信容量。而飞秒脉冲产生光频梳,则基于飞秒激光器。飞秒激光器输出的超短脉冲,在时域上具有极短的持续时间,根据傅里叶变换,其在频域会展宽为一个宽带光谱。当满足特定条件,如在锁模机制作用下,这些宽带光谱中的频率分量会形成稳定的等间隔分布,进而产生光频梳。该方式产生的光频梳,在精密光谱学、光钟等对脉冲特性要求较高的领域表现出色 。异步采样飞秒光频梳发展
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...