钛宝石飞秒光频梳技术

经过 20 多年的发展，光频梳已经从计量实验室走向了更广阔的世界。起初，光频梳主要在计量领域发挥关键作用，用于重新定义时间频率基准，极大提高了时间测量的精度，让全球计时体系更加精i准统一。随着技术的不断成熟与创新，其应用范围逐渐拓展到天文观测。天文学家利用光频梳校准光谱仪，精确测量恒星的光谱，从而更准确地研究恒星的化学成分、运动状态以及宇宙的演化奥秘。在生物医学领域，光频梳技术助力高分辨率成像，能够清晰呈现生物组织的微观结构，为疾病诊断和提供更精确的依据。此外，在环境监测、精密制造等行业，光频梳也崭露头角，成为推动各领域技术革新的重要力量 。光的频率密码：光频梳技术助力科研探索新领域。钛宝石飞秒光频梳技术

光频梳本质上是一种特殊的激光器，其独特之处在于能够产生一系列具有精确延迟的脉冲。在其内部，通过巧妙的设计与复杂的物理过程实现这一特性。以飞秒光频梳为例，飞秒激光器中的锁模机制发挥着关键作用。锁模过程使得激光器输出的脉冲在时间上高度有序，相邻脉冲之间具有精确、稳定的时间延迟。这种精确延迟源于激光器谐振腔内的各种光学元件对光脉冲的精细调控，包括色散补偿元件对脉冲展宽的控制，以及增益介质对脉冲能量的补充与稳定。这些精确延迟的脉冲在频域表现为等间隔的分立光谱，即光频梳的梳齿。在实际应用中，如光学相干层析成像技术里，光频梳产生的精确延迟脉冲可用于对生物组织内部结构进行高分辨率成像，通过分析不同深度组织反射光脉冲的延迟时间，获取组织的详细信息 。广东太赫兹光频梳应用光频梳在精密测量中起到了重要的作用。

光频梳是一种极为特殊的光源，它的光谱由一系列频率均匀分布的激光谱线组成，宛如一把精细的梳子，故而得名。在探索光的奥秘方面，光频梳能够帮助科学家更深入地研究光与物质的相互作用，解析复杂的光学现象。在精i准测量领域，其意义更为重大。传统测量技术在精度上存在局限，而光频梳凭借其稳定且精确的频率特性，可实现对光频率、时间等物理量前所未有的高精度测量。例如在天文观测中，通过光频梳可精确测量天体的光谱，进而分析其化学成分、运动速度等，开启了精i准测量的新纪元，为众多科学研究提供了强大的工具。

光学频率测量的挑战在于：一是宽频段测量难（从紫外到太赫兹的光频范围跨度极大，传统仪器难以全覆盖）；二是基准衔接难（光频远高于成熟的微波频标，无法直接校准）；三是精度控制难（微小的频率漂移会导致测量误差累积），而光频梳恰好从这三方面提供了突破性解决方案。它首先是 “宽频段通用标尺”：光频梳的等间隔梳齿可覆盖紫外、可见、红外乃至太赫兹频段，如同一把能适配不同 “刻度需求” 的尺子 —— 无论是测量半导体激光的近红外频率，还是分子光谱的紫外特征频率，无需更换测量设备，只需通过梳齿与目标光频的比对，即可直接读取频率值，解决了传统测量仪器 “频段碎片化” 的局限，让跨频段光频测量变得高效统一。飞秒激光光学频率梳，简称飞秒光梳，是一种脉冲间隔在飞秒级别的脉冲光。

光频梳作为高分辨率的光谱工具，为分子光谱的研究提供了强大的支持。分子光谱是捕捉分子能级跃迁产生的特征频率，而分子的转动、振动能级差异往往只为千赫兹至兆赫兹量级，传统光谱仪难以分辨。光频梳的频率分辨率可达 10^-9，能清晰区分同位素分子（如 12CO 和 13CO）的细微频移，甚至捕捉到分子与环境相互作用的瞬时变化。在环境科学中，它可检测 ppb 级（十亿分之一）的温室气体（如甲烷、一氧化二氮），助力气候变化研究；在生物医学领域，能通过分析生物分子（如 DNA、蛋白质）的振动光谱，识别其结构异常，为疾病早期诊断提供依据；在天体物理中，结合望远镜可解析遥远恒星大气中分子的组成，探索行星宜居性。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。广东光纤光频梳发展

在光频梳出现以前，对光频进行一次精确测量需要采用大规模的频率链。钛宝石飞秒光频梳技术

传统光学测量中，微波频标与光频间存在 “测量鸿沟”，需通过复杂换算间接获取光频数据，误差易累积；而光频梳如同 “频率桥梁”，其梳齿可直接衔接微波频段与光频段，让科研人员像用尺子量长度般，直接读取光波的精确频率值。这为光学研究打开多扇新大门：在基础光学领域，它助力科学家重新定义 “秒”（基于光学频率标准）与 “米”（基于光的波长），让基本物理单位的精度提升两个量级；在分子光学研究中，精确的频率控制能让激光 “瞄准” 特定分子能级，捕捉到分子振动、转动的瞬态过程，比如解析光合作用中光能转化的微观机制；在量子光学领域，通过调控光频梳的梳齿相位，可实现量子比特的耦合，为量子纠缠态的稳定观测、量子通信的抗干扰传输提供重要支撑，让原本停留在理论层面的量子光学实验，逐步走向实际应用。钛宝石飞秒光频梳技术