若说锁模技术是光频梳 “舞者” 的 “节奏指挥”,那调制不稳定性与四波混频便是支撑 “舞步” 的重要 “动力”,二者通过非线性光学作用,让普通激光蜕变为脉冲序列与频率梳齿。调制不稳定性是光频梳 “初现身形” 的关键:当连续激光在光纤或谐振腔中传输时,介质折射率会随光强变化(即光学克尔效应),这种非线性会让光场中微小的强度起伏被不断放大 —— 就像舞者初登舞台时,细微的动作幅度被逐步拓展为连贯的舞步,使连续光分裂为一系列周期性的超短脉冲,为频域上形成梳齿奠定时域基础。光频梳的梳齿间隔可以通过改变激光脉冲的参数来进行调控,这使得它能够满足不同研究需求。脉冲光频梳应用
光的频率舞者:光频梳技术揭秘光学测量的奥秘。光学测量的奥秘在于如何捕捉光与物质的相互作用,而光频梳以 “舞者” 的灵动揭开了这层面纱。它的频率梳齿如同精密的标尺,能丈量物质能级跃迁的微小频移 —— 这正是分子识别、原子钟校准的关键。传统测量难以解决的 “频率模糊” 问题,在其有序频谱面前迎刃而解:通过锁定梳齿与待测频率的对应关系,可直接读取物质的光学 “指纹”。例如,它揭秘了大气中温室气体分子吸收特定频率光的规律,让痕量检测成为可能;在量子测量中,其脉冲序列的同步性,揭开了量子态叠加与坍缩的瞬时过程。这种对光学测量底层逻辑的破译,不仅让技术更易用,更让人类理解了 “光如何传递物质信息” 的深层奥秘。东莞光频梳参数基于激光外调制法的光频梳产生及应用研究。
光频梳对光波频率的精确控制,源于 “硬件校准 + 软件调控” 的双重保障:硬件上,它通过锁模技术固定脉冲重复频率,再结合原子钟或光学参考腔校准,将频率稳定性控制在 10^-18 量级 —— 相当于让 “频率舞者” 的每一步 “舞步”(脉冲频率)误差,比百亿年差 1 秒还小;软件上,科研人员可通过调节激光腔参数、非线性介质类型,精确微调梳齿的频率间隔与覆盖范围,实现从紫外到太赫兹频段的 “按需控频”,就像为舞者定制不同节奏的 “舞曲”。
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 。光频梳的生成涉及到非线性光学中的许多重要概念,如相位匹配、色散补偿和模式锁定等。
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 。广东朗研科技:光频梳的应用领域。东莞光频梳参数
光频梳的发明和发展为科学研究和技术创新提供了强大的工具和平台。脉冲光频梳应用
光频梳作为一种先进的光学技术,为解决传统激光跟踪仪的缺点提供了新的途径。首先,关于速度问题,光频梳具有极高的光谱精度和稳定性,可以在极短的时间内完成多个目标的同时跟踪。这一特性提高了激光跟踪的速度,使其能够满足快速变化的场景需求。其次,对于需要分时跟踪不同目标的问题,光频梳的多频并行处理能力使得它可以同时跟踪多个目标,无需分时切换。这样不仅可以提高跟踪效率,还能避免因切换目标带来的误差和延迟。此外,由于光频梳技术可以提供连续且稳定的频率源,它在长时间的连续跟踪中具有更好的精度和稳定性。这进一步强化了它在高精度光学计量、遥感、天文观测等领域的应用优势。脉冲光频梳应用
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...